ISO 52010-1:2017

Energy performance of buildings — External climatic conditions — Part 1: Conversion of climatic data for energy calculations

ISO 52010-1:2017 specifies a calculation procedure for the conversion of climatic data for energy calculations. The main element in ISO 52010-1:2017 is the calculation of solar irradiance on a surface with arbitrary orientation and tilt. A simple method for conversion of solar irradiance to illuminance is also provided. The solar irradiance and illuminance on an arbitrary surface are applicable as input for energy and daylighting calculations, for building elements (such as roofs, facades and windows) and for components of technical building systems (such as thermal solar collectors, PV panels). Other parameters of climatic data needed to assess the thermal and moisture performance of buildings, building elements or technical building systems [like wind, temperature, moisture and long-wave (thermal) radiation] are to be obtained according to the procedures in ISO 15927‑4. These data are listed in ISO 52010-1:2017 as input and passed on as output without any conversion. NOTE 1 The reason for passing these data via ISO 52010-1:2017 is to have one single and consistent source for all EPB standards and to enable any conversion or other treatment if needed for specific application. NOTE 2 Table 1 in the Introduction shows the relative position of ISO 52010-1:2017 within the set of EPB standards in the context of the modular structure as set out in ISO 52000-1.

Performance énergétique des bâtiments — Conditions climatiques extérieures — Partie 1: Conversion des données climatiques pour les calculs énergétiques

L'ISO 52010-1:2017 spécifie une procédure de calcul pour la conversion des données climatiques pour les calculs énergétiques. Le principal élément de l'ISO 52010-1:2017 est le calcul de l'irradiance solaire sur une surface avec une orientation et une inclinaison arbitraires. Une méthode simple de conversion de l'irradiance solaire en éclairement est également fournie. L'irradiance solaire et l'éclairement sur une surface arbitraire sont applicables comme données d'entrée pour les calculs de l'énergie et de l'éclairage naturel, pour les éléments de bâtiments (comme les toits, les façades et les fenêtres) et pour les composants des systèmes techniques du bâtiment (comme les capteurs solaires thermiques ou les panneaux photovoltaïques). Les autres paramètres des données climatiques qui sont nécessaires pour évaluer la performance thermique et la performance en matière d'humidité des bâtiments, des éléments de bâtiments ou des systèmes techniques du bâtiment [comme le vent, la température, l'humidité et le rayonnement (thermique) de grandes longueurs d'onde] doivent être obtenus selon les procédures indiquées dans l'ISO 15927‑4. Ces données sont répertoriées dans l'ISO 52010-1:2017 en tant que données d'entrée et elles deviennent des données de sortie sans aucune conversion. NOTE 1 Ces données ont été incluses dans l'ISO 52010-1:2017 dans le but de disposer d'une source unique et cohérente pour toutes les normes PEB et de permettre de réaliser une conversion ou tout autre traitement si cela est nécessaire pour une application spécifique. NOTE 2 Le Tableau 1 dans l'Introduction montre la position relative de l'ISO 52010-1:2017dans l'ensemble de normes PEB dans le contexte de la structure modulaire établie par l'ISO 52000‑1.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 20-Jun-2017
• ICS: 91.120.10 - Thermal insulation of buildings
• Technical Committee: ISO/TC 163/SC 2 - Calculation methods
• Drafting Committee: ISO/TC 163/SC 2/WG 15 - Energy Performance calculation methods
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 08-Dec-2022

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 52010-1
First edition
2017-06
Energy performance of buildings —
External climatic conditions —
Part 1:
Conversion of climatic data for energy
calculations
Performance énergétique des bâtiments — Conditions climatiques
extérieures —
Partie 1: Conversion des données climatiques pour les calculs
énergétiques
Reference number
ISO 52010-1:2017(E)
©
ISO 2017

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ISO 52010-1:2017(E)

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ISO 52010-1:2017(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols and abbreviations . 2
4.1 Symbols . 2
4.2 Subscripts . 3
5 Description of the methods . 4
5.1 Output of the method . 4
5.2 General description of the method . 4
6 Calculation method . 5
6.1 Output data . 5
6.2 Calculation time intervals . 7
6.3 Input data . 8
6.3.1 General. 8
6.3.2 Weather station and climatic data set . 8
6.3.3 Climatic input data . 9
6.3.4 Geometrical characteristics . 9
6.3.5 Constants and physical data.10
6.3.6 Input data from Annex A (see Annex B) .11
6.4 Calculation procedure .11
6.4.1 Calculation of the sun path . .12
6.4.2 Split between direct and diffuse solar irradiance .16
6.4.3 Solar reflectivity of the ground .18
6.4.4 Calculation of the total solar irradiance at given orientation and tilt angle .18
6.4.5 Calculation of shading by external objects .22
6.4.6 Calculation of illuminance .25
7 Quality control .26
8 Compliance check .26
Annex A (normative) Input and method selection data sheet — Template .27
Annex B (informative) Input and method selection data sheet — Default choices .31
Bibliography .35
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ISO 52010-1:2017(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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.
ISO 52010-1 was prepared by ISO Technical Committee ISO/TC 163, Thermal performance and energy
use in the built environment, Subcommittee SC 2, Calculation methods, in collaboration with the European
Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 89, Thermal performance of
buildings and building components, in accordance with the Agreement on technical cooperation between
ISO and CEN (Vienna Agreement).
A list of all the parts in the ISO 52010 series can be found on the ISO website.
iv © ISO 2017 – All rights reserved

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ISO 52010-1:2017(E)

Introduction
This document is part of a series aimed at the international harmonization of the methodology for
assessing the energy performance of buildings. Throughout, this series is referred to as a “set of EPB
standards”.
All EPB standards follow specific rules to ensure overall consistency, unambiguity and transparency.
All EPB standards provide a certain flexibility with regard to the methods, the required input data and
references to other EPB standards, by the introduction of a normative template in Annex A and Annex B
with informative default choices.
For the correct use of this document, a normative template is given in Annex A to specify these choices.
Informative default choices are provided in Annex B.
The main target groups for this document are architects, engineers and regulators.
Use by or for regulators: In case the document is used in the context of national or regional legal
requirements, mandatory choices may be given at national or regional level for such specific
applications. These choices (either the informative default choices from Annex B or choices adapted to
national/regional needs, but in any case following the template of Annex A) can be made available as
national annex or as separate (e.g. legal) document (national data sheet).
NOTE 1 So in this case:
— the regulators will specify the choices;
— the individual user will apply the document to assess the energy performance of a building, and thereby use
the choices made by the regulators.
Topics addressed in this document can be subject to public regulation. Public regulation on the same
topics can override the default values in Annex B. Public regulation on the same topics can even, for
certain applications, override the use of this document. Legal requirements and choices are in general
not published in standards but in legal documents. In order to avoid double publications and difficult
updating of double documents, a national annex may refer to the legal texts where national choices
have been made by public authorities. Different national annexes or national data sheets are possible,
for different applications.
It is expected, if the default values, choices and references to other EPB standards in Annex B are not
followed due to national regulations, policy or traditions, that:
— national or regional authorities prepare data sheets containing the choices and national or regional
values, according to the model in Annex A. In this case a national annex (e.g. NA) is recommended,
containing a reference to these data sheets;
— or, by default, the national standards body will consider the possibility to add or include a national
annex in agreement with the template of Annex A, in accordance to the legal documents that give
national or regional values and choices.
Further target groups are parties wanting to motivate their assumptions by classifying the building
energy performance for a dedicated building stock.
[6]
More information is provided in the technical report (ISO/TR 52010-2 ) accompanying this document.
The subset of EPB standards prepared under the responsibility of ISO/TC 163/SC 2, Thermal performance
and energy use in the built environment — Calculation methods, cover inter alia:
— calculation procedures on the overall energy use and energy performance of buildings;
— calculation procedures on the internal temperature in buildings (e.g. in case of no space heating or
cooling);
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ISO 52010-1:2017(E)

— indicators for partial EPB requirements related to thermal energy balance and fabric features; and
— calculation methods covering the performance and thermal, hygrothermal, solar and visual
characteristics of specific parts of the building and specific building elements and components, such
as opaque envelope elements, ground floor, windows and facades.
ISO/TC 163/SC 2 cooperates with other TCs for the details on, for example, appliances, technical
building systems and indoor environment.
This document provides:
— Standard calculation procedures for the conversion of hourly weather data to apply as input for
energy performance calculations, in particular calculation of solar irradiance on an arbitrary
inclined surface.
— Procedures for the use of (other) output from ISO 15927-1, ISO 15927-2, and ISO 15927-4) as input
for the EPB assessment.
Common standard climatic data shall be used for the all relevant EPB modules. Most of the input data
are available from ISO 15927-1, ISO 15927-2, ISO 15927-4, ISO 15927-5 and ISO 15927-6.
These data include the variables per time interval, as described in ISO 52000-1:2017, 11.5.
Table 1 shows the relative position of this document within the set of EPB standards in the context of
the modular structure as set out in ISO 52000-1.
[7]
NOTE 2 In ISO/TR 52000-2 the same table can be found, with, for each module, the numbers of the relevant
EPB standards and accompanying technical reports that are published or in preparation.
NOTE 3 The modules represent EPB standards, although one EPB standard could cover more than one module
and one module could be covered by more than one EPB standard, for instance a simplified and a detailed method
respectively. See also Tables A.1 and B.1






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ISO 52010-1:2017(E)

Table 1 — Position of this document (in casu M1–13), within the modular structure of the set of
EPB standards
Building
Overarching Technical Building Systems
(as such)
Build-
ing
Hu- De- Do-
auto-
Ven- mid- hu- mes-
Descrip- Descrip- Heat- Cool- Light- ma- PV,
Submodule Descriptions tila- ifi mid- tic
tions tions ing ing ing tion wind, .
tion cati- ifica- hot
and
on tion water
con-
trol
sub1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
1 General General General
Common terms
Building
and definitions;
2 energy Needs a
symbols, units
needs
and subscripts
(Free)
Maxi-
Indoor
mum
3 Applications conditions
load and
without
power
systems
Ways to Ways to
Ways to express express
4 express energy energy energy
performance perfor- perfor-
mance mance
Building Heat
Emission
categories transfer
5 and
and building by trans-
control
boundaries mission
Heat
Building transfer
Distribu-
occupancy by infiltra-
6 tion and
and operating tion and
control
conditions ventila-
tion
Aggregation of
Storage
energy services Internal
7 and
and energy heat gains
control
carriers
Genera-
Solar heat
8 Building zoning tion and
gains
control
Load
Building dispatch-
Calculated
dynamics ing and
9 energy perfor-
(thermal operating
mance
mass) condi-
tions
Meas-
Measured
ured
Measured ener- energy
10 energy
gy performance perfor-
perfor-
mance
mance
Inspec-
11 Inspection Inspection
tion
a
The shaded modules are not applicable.
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ISO 52010-1:2017(E)

Table 1 (continued)
Building
Overarching Technical Building Systems
(as such)
Build-
ing
Hu- De- Do-
auto-
Ven- mid- hu- mes-
Descrip- Descrip- Heat- Cool- Light- ma- PV,
Submodule Descriptions tila- ifi mid- tic
tions tions ing ing ing tion wind, .
tion cati- ifica- hot
and
on tion water
con-
trol
sub1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
Ways to
12 express indoor BMS
comfort
ISO 52010-1
External
13 environment
conditions
Economic
14
calculation
a
The shaded modules are not applicable.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 52010-1:2017(E)
Energy performance of buildings — External climatic
conditions —
Part 1:
Conversion of climatic data for energy calculations
1 Scope
This document specifies a calculation procedure for the conversion of climatic data for energy
calculations.
The main element in this document is the calculation of solar irradiance on a surface with arbitrary
orientation and tilt. A simple method for conversion of solar irradiance to illuminance is also provided.
The solar irradiance and illuminance on an arbitrary surface are applicable as input for energy and
daylighting calculations, for building elements (such as roofs, facades and windows) and for components
of technical building systems (such as thermal solar collectors, PV panels).
Other parameters of climatic data needed to assess the thermal and moisture performance of buildings,
building elements or technical building systems [like wind, temperature, moisture and long-wave
(thermal) radiation] are to be obtained according to the procedures in ISO 15927-4. These data are
listed in this document as input and passed on as output without any conversion.
NOTE 1 The reason for passing these data via this document is to have one single and consistent source for all
EPB standards and to enable any conversion or other treatment if needed for specific application.
NOTE 2 Table 1 in the Introduction shows the relative position of this document within the set of EPB
standards in the context of the modular structure as set out in ISO 52000-1.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 7345, Thermal insulation — Physical quantities and definitions
ISO 9488, Solar energy — Vocabulary
ISO 15927-4, Hygrothermal performance of buildings — Calculation and presentation of climatic data —
Part 4: Hourly data for assessing the annual energy use for heating and cooling
ISO 52000-1, Energy performance of buildings — Overarching EPB assessment — Part 1: General
framework and procedures
ISO 52016-1, Energy performance of buildings — Energy needs for heating and cooling, internal
temperatures and sensible and latent heat loads — Part 1: Calculation procedures
NOTE Default references to EPB standards other than ISO 52000-1 are identified by the EPB module code
number and given in Annex A (normative template in Table A.1) and Annex B (informative default choice in
Table B.1).
EXAMPLE EPB module code number: M5–5, or M5–5.1 (if module M5–5 is subdivided), or M5–5/1 (if
reference to a specific clause of the standard covering M5–5).
© ISO 2017 – All rights reserved 1

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ISO 52010-1:2017(E)

3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 7345, ISO 9488, ISO 52000-1
and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
EPB standard
standard that complies with the requirements given in ISO 52000-1, CEN/TS 16628 and CEN/TS 16629
Note 1 to entry: These three basic EPB documents were developed under a mandate given to CEN by the European
Commission and the European Free Trade Association (Mandate M/480), and support essential requirements of
EU Directive 2010/31/EU on the energy performance of buildings (EPBD). Several EPB standards and related
documents are developed or revised under the same mandate.
[SOURCE: ISO 52000-1:2017, definition 3.5.14]
3.2
solar declination
angle between direction of the direct solar radiation and the equatorial plane of the earth
3.3
illuminance
quotient of the luminous flux incident on an element of the surface containing
the point, divided by the area of that element
−2
Note 1 to entry: This is expressed in lux, 1 lx = 1 lm·m .
[SOURCE: ISO 16817:2012, 3.14]
4 Symbols and abbreviations
4.1 Symbols
For the purposes of this document, the symbols from ISO 52000-1 and the following apply.
NOTE If, within this document, a symbol is more or less uniquely linked with a specific subscript, the symbol
is shown with the subscript.
Symbol Name of quantity Unit
D wind direction °
f brightness coefficients (Perez model) –
E global illuminance lx
v
F coefficient –
2
G irradiance W/m
H height m
2
H (accumulated, monthly) solar irradiation kW h/m
i index –
2
I calculated irradiance W/m
K Global luminous efficacy lm/W
v
k clearness index –
T
L distance m
2 © ISO 2017 – All rights reserved

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ISO 52010-1:2017(E)

Symbol Name of quantity Unit
m air mass –
n number –
R earth orbit deviation °
dc
n index –
t time min, h
TZ time zone h
u wind speed m/s
10
x moisture content or mixing ratio kg/kg
α angle °
β angle °
γ angle °
δ solar declination °
ε clearness parameter (Perez model) –
θ Celsius temperature °C
θ angle °
λ longitude °
φ relative humidity –
φ angle, latitude °
ρ reflectivity –
ω hour angle °
4.2 Subscripts
For the purposes of this document, the subscripts given in ISO 52000-1 and the following apply.
NOTE Relevant subscripts already given in ISO 52000-1 are included if necessary for the understanding of
this document.
Subscript Term Subscript Term
a atmosphere, air ic surface of any inclination
an annual, yearly l long-wave
b beam m monthly
c constant obst obstacle
circum circumsolar segm segment
d day sol solar, sun
d diffuse sh shading
dif diffuse tot total
dir direct v visual, light
eq equation w weather station
ext extra-terrestrial z zenith
g global 0, 1, … index
grnd ground 11, 12, …. index
© ISO 2017 – All rights reserved 3

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ISO 52010-1:2017(E)

5 Description of the methods
5.1 Output of the method
This document covers primarily the generic hourly calculation methodology of the solar irradiance on a
surface of any orientation and tilt, optionally including the effect of shading by distant objects.
To avoid serious errors in case of separate calculation of the effect of shading in case of overlapping
shading objects, it is recommended that the calculation of the effect of shading by external objects
is done in the application standard where the position, location and surroundings of the irradiated
surface is known.
For that purpose the output provides the solar irradiance not only as a total, but also as different
components. Additional output needed for the calculation of the effect of shading in standards using the
output from this document as input is the position of the sun.
The time interval of the output is hourly.
Other data from the climatic data set (not related to solar radiation) do not need any conversion, but can
be used directly in the relevant EPB standards. These are also listed in the table with output quantities.
NOTE The reason for passing these data via this document is to have one single and consistent source for all
EPB standards and to enable any conversion or other treatment if needed for specific application.
5.2 General description of the method
The method gives procedures to calculate the distribution of solar irradiance on a non-horizontal plane
based on hourly solar radiation data on a horizontal surface.
[6]
NOTE The explanation and justification is given in ISO/TR 52010-2 . The model is named after Mr Perez.
Several improvements were made in the course of time, see the list of references in the bibliography of the
technical report. The calculation procedure described in this document is based on the “simplified Perez model”
proposed in the early 1990s.
Essentially, the model is composed of three different components:
a) a geometric representation of the sky dome;
b) a parametric representation of the insolation conditions, and;
c) a statistic component linking both components mentioned before.
It is a model of anisotropic sky, where the sky dome is geometrically divided into three areas, each of
them showing a constant radiance, different from the other two.
These three areas are:
— isotropic diffuse (for the sky hemisphere);
— circumsolar radiation;
— horizon brightness.
For the purposes of this document the following is added:
— isotropic ground reflected radiation.
The diffuse (sky) radiation for the surface uses as input hourly values of diffuse horizontal and direct
beam solar radiation. Other inputs to the model include the sun’s incident angle to the surface, the
surface tilt angle from the horizontal, and the sun’s zenith angle.
4 © ISO 2017 – All rights reserved

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ISO 52010-1:2017(E)

Shading by distant objects is taken into account through a shading correction coefficient for the direct
radiation. Shading of diffuse radiation and reflection by distant objects is not taken into account.
Shading by fins and overhangs is calculated in ISO 52016-1. In case of a combination of shading objects,
specified in different standards (like in this document plus in ISO 52016-1), the calculation of the
effect shall not be done separately, because the effects may overlap, leading to double counting. For
that reason this document gives as output the choice between unshaded and shaded solar radiation.
The (combined) effect of shading objects can be done in the application standard, such as ISO 55016-1
for the heating and cooling needs, design load or indoor temperature; or e.g. in standards assessing
the energy performance of thermal solar collectors, photovoltaic panels in the built environment. Such
standards contain all the details of the assessed object and of the surroundings.
6 Calculation method
6.1 Output data
The output data of this method are listed in Tables 2 to 4.
The general data needed when the climatic data set is used as input in other standards are given in
Table 2.
The calculated total solar irradiance is provided without and with the effect of solar shading by external
objects (see 6.4.3).
The solar position (altitude and azimuth) is needed as input for solar shading calculations, after the
calculation of the irradiance according to this document. For the same purpose the output is split into
direct and diffuse irradiance. The direct and diffuse solar irradiance can be divided in two sets: one set
without and one set with a correction for circumsolar irradiance. See Table 3.
Other data from the climatic data set (not related to solar radiation) do not need any conversion, but can
be used directly in the relevant EPB standards. These are listed in Table 4.
Table 2 — Output data of this method; climatic data file
c
Description Symbol Unit Validity Intended Varying
a
interval destination
b
module
Identifier for cli- - (text) text M9–2 M2–3, No
matic data file M3–3, M4–3,
M5–3, M6–3,
M7–3, M9–3
M11-X
First day of time n - 1 to 366 Same No
day;start
series (day of the
year)
Last day of time n - 1 to 366 Same No
day;end
series (day of the
year)
a
Practical range, informative.
b
Informative.
c
“Varying”: value may vary over time: different values per time interval, for instance: hourly values or
monthly values (not constant values over the year).
d
If Yes: additional information to be added.
© ISO 2017 – All rights reserved 5

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ISO 52010-1:2017(E)

Table 2 (continued)
c
Description Symbol Unit Validity Intended Varying
a
interval destination
b
module
Day of the week - Monday to Same No
for first day Sunday (day 1
to 7)
Daylight saving - - Yes/No Same No
time in time se-
d
ries?
Leap day included? - - Yes/No Same No
a
Practical range, informative.
b
Informative.
c
“Varying”: value may vary over time: different values per time interval, for instance: hourly values or
monthly values (not constant values over the year).
d
If Yes: additional information to be added.
Table 3 — Output data of this method; time series, calculated quantities
c
Description Symbol Unit Validity Inten
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 52010-1
Première édition
2017-06
Performance énergétique des
bâtiments — Conditions climatiques
extérieures —
Partie 1:
Conversion des données climatiques
pour les calculs énergétiques
Energy performance of buildings — External climatic conditions —
Part 1: Conversion of climatic data for energy calculations
Numéro de référence
ISO 52010-1:2017(F)
©
ISO 2017

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ISO 52010-1:2017(F)

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l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
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ISO 52010-1:2017(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et abréviations . 2
4.1 Symboles . 2
4.2 Indices . 3
5 Description des méthodes . 4
5.1 Données de sortie de la méthode . 4
5.2 Description générale de la méthode . 4
6 Méthode de calcul . 5
6.1 Données de sortie . 5
6.2 Intervalles de temps utilisés pour les calculs . 7
6.3 Données d’entrée . 8
6.3.1 Généralités . 8
6.3.2 Station météo et ensemble de données climatiques . 8
6.3.3 Données climatiques d’entrée . 9
6.3.4 Caractéristiques géométriques . 9
6.3.5 Constantes et données physiques .11
6.3.6 Données d’entrée de l’Annexe A (voir l’Annexe B).11
6.4 Procédure de calcul .11
6.4.1 Calcul de la trajectoire du soleil .12
6.4.2 Distinction entre l’irradiance solaire directe et diffuse .17
6.4.3 Réflectivité solaire du sol .18
6.4.4 Calcul de l’irradiance solaire totale pour une orientation et un angle
d’inclinaison donnés .19
6.4.5 Calcul de l’ombrage par des objets externes .23
6.4.6 Calcul de l’éclairement .26
7 Contrôle qualité .26
8 Contrôle de la conformité .27
Annexe A (normative) Données d’entrée et fiche technique pour la sélection de la
méthode — Modèle .28
Annexe B (normative) Données d’entrée et fiche technique pour la sélection de la
méthode — Choix par défaut .32
Bibliographie .36
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ISO 52010-1:2017(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: http:// www .iso .org/ iso/ fr/ foreword .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 163, Performance thermique et
utilisation de l’énergie en environnement bâti, sous-comité SC 2, Méthodes de calcul, en collaboration avec
le Comité européen de normalisation (CEN) Comité technique CEN/TC 89, Performances thermiques des
bâtiments et composants pour le bâtiment, conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO
et le CEN (Accord de Vienne).
Une liste de toutes les parties de la série ISO 52010, se trouve sur le site Web de l’ISO.
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ISO 52010-1:2017(F)

Introduction
Le présent document fait partie d’une série de normes visant à l’harmonisation internationale de la
méthodologie d’évaluation de la performance énergétique des bâtiments. Cette série est appelée
«ensemble de normes PEB».
Toutes les normes PEB respectent des règles spécifiques afin d’assurer leur cohérence, leur clarté et
leur transparence.
Toutes les normes PEB offrent une certaine flexibilité par rapport aux méthodes, aux données d’entrée
requises et aux références faites aux autres normes PEB, par l’introduction d’un modèle à l’Annexe A et
de choix par défaut à l’Annexe B.
Les principaux groupes cibles du présent document englobent tous les utilisateurs de l’ensemble de
normes PEB (par exemple les architectes, les ingénieurs, les autorités de réglementation).
Utilisation par ou pour les autorités de réglementation: dans le cas où le document est utilisé dans le
contexte d’exigences légales nationales ou régionales, des choix obligatoires peuvent être prescrits au
niveau national ou régional pour de telles applications spécifiques. Ces choix (qu’il s’agisse des choix
par défaut donnés à l’Annexe B ou de choix adaptés aux besoins nationaux/régionaux, mais respectant
dans tous les cas le modèle de l’Annexe A) peuvent être disponibles sous forme d’une annexe nationale
ou d’un document (par exemple, juridique) distinct (fiche technique nationale).
NOTE 1 Par conséquent dans ce cas:
— les autorités de réglementation spécifieront les choix;
— l’utilisateur individuel appliquera le document pour évaluer la performance énergétique d’un
bâtiment et utilisera par conséquent les choix définis par les autorités de réglementation.
Les sujets abordés dans le présent document peuvent être soumis à une réglementation publique. La
réglementation publique portant sur les mêmes sujets peut remplacer les valeurs par défaut présentées
à l’Annexe B. La réglementation publique portant sur les mêmes sujets peut même, pour certaines
applications, remplacer l’utilisation du présent document. Les exigences légales et les choix ne sont
généralement pas publiés sous forme de normes, mais plutôt sous forme de documents juridiques.
Afin d’éviter des doubles publications et une mise à jour difficile des documents en double, une
annexe nationale peut se référer aux textes juridiques lorsque des choix nationaux ont été faits par les
autorités publiques. Différentes annexes nationales ou fiches techniques nationales sont possibles, pour
différentes applications.
Si les valeurs par défaut, les choix et les références à d’autres normes PEB dans l’Annexe B ne sont pas
respectés en raison des réglementations nationales, de la politique ou des traditions, il est attendu que:
— les autorités nationales ou régionales préparent des fiches de données contenant les choix et les
valeurs nationales ou régionales, selon le modèle de l’Annexe A. Dans ce cas, une annexe nationale
(par exemple NA) est recommandée, contenant une référence à ces feuilles de données;
— ou, par défaut, l’organisme national de normalisation examinera la possibilité d’ajouter ou
d’inclure une annexe nationale en accord avec le modèle de l’Annexe A, conformément aux documents
juridiques qui donnent des valeurs et des choix nationaux ou régionaux.
D’autres groupes cibles correspondent aux parties souhaitant motiver leurs hypothèses en classant la
performance énergétique des bâtiments d’un parc immobilier dédié.
[6]
De plus amples informations sont fournies dans le Rapport technique ISO/TR 52010-2 qui accompagne
le présent document.
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ISO 52010-1:2017(F)

Le sous-ensemble de normes PEB préparées sous la responsabilité de l’ISO/TC 163/SC 2 couvrent
entre autres:
— les méthodes de calcul relatives à l’utilisation globale de l’énergie et à la performance énergétique
des bâtiments;
— les méthodes de calcul relatives à la température intérieure des bâtiments (par exemple en l’absence
de chauffage ou de refroidissement des locaux);
— les indicateurs pour les exigences de PEB partielle liées au bilan énergétique thermique et aux
éléments de l’enveloppe;
— les méthodes de calcul couvrant la performance et les caractéristiques thermiques, hygrothermiques,
solaires et visuelles des parties spécifiques du bâtiment et des éléments et composants spécifiques
du bâtiment, tels que les éléments opaques de l’enveloppe, le plancher sur-terre, les fenêtres et les
façades.
L’ISO/TC 163/SC 2 coopère avec d’autres TC pour les détails concernant par exemple les appareils, les
systèmes techniques des bâtiments et l’environnement intérieur.
Le présent document fournit:
— des procédures de calcul normalisées pour la conversion des données météorologiques horaires
devant être utilisées comme données d’entrée pour les calculs de performance énergétique,
notamment le calcul de l’irradiance solaire sur une surface inclinée arbitraire;
— des méthodes d’utilisation des (autres) données de sortie de l’ISO 15927-1, l’ISO 15927-2 et
l’ISO 15927-4 comme données d’entrée pour l’évaluation PEB.
Les données climatiques normalisées courantes doivent être utilisées pour tous les modules PEB
pertinents. La plupart des données d’entrée sont disponibles dans l’ISO 15927-1, l’ISO 15927-2,
l’ISO 15927-4, l’ISO 15927-5 et l’ISO 15927-6.
Ces données incluent les variables en fonction de l’intervalle de temps utilisé, comme décrit dans
l’ISO 52000-1:2017, 11.5.
Le Tableau 1 montre la position relative du présent document dans l’ensemble de normes PEB dans le
contexte de la structure modulaire établie par l’ISO 52000-1.
[7]
NOTE 2 Dans l’ISO/TR 52000-2 on retrouve le même tableau avec, pour chaque module, les numéros des
normes PEB pertinentes et des rapports techniques d’accompagnement qui sont publiés ou en cours d’élaboration.
NOTE 3 Les modules représentent des normes PEB, bien qu’une norme PEB puisse couvrir plusieurs modules
et qu’un module puisse être couvert par plusieurs normes PEB, par exemple une méthode simplifiée et une
méthode détaillée, respectivement. Voir aussi les Tableaux A.1 et B.1.
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ISO 52010-1:2017(F)

Tableau 1 — Position du présent document (en l’occurrence M1–13) dans la structure modulaire
de l’ensemble de norme PEB
Bâtiment
Général Systèmes techniques du bâtiment
(en tant que tel)
Auto-
mati-
sation Pho-
Re- Hu- Dés- Eau
Ven- et tovol-
Sous-mo- Descrip- Descrip- Descrip- Chauf- froi- midi- humi- chaude Éclai-
tila- régu- taïque,
dule tions tions tions fage disse- fica- difica- sani- rage
tion lation éolien,
ment tion tion taire
du …
bâti-
ment
subdiv. 1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
Généra-
1 Généralités Généralités
lités
Termes et
définitions Besoins
courants; énergé-
2 Besoins a
symboles, tiques du
unités et bâtiment
indices
Condi-
Charge
tions à
et puis-
Applica- l’intérieur
3 sance
tions (libres)
maxi-
sans sys-
males
tèmes
Manières
Manières Manières
d’expri-
d’exprimer d’exprimer
mer la
la perfor- la perfor-
4 perfor-
mance mance
mance
énergé- énergé-
énergé-
tique tique
tique
Catégories
Transfert
de bâti- Émission
thermique
5 ments et et régu-
par trans-
limites du lation
mission
bâtiment
Occupa-
Transfert
tion du Distri-
thermique
bâtiment et bution et
6 par infil-
conditions régula-
tration et
d’exploita- tion
ventilation
tion
Agréga-
tion des
services
Apports Stockage
énergé-
7 de chaleur et régu-
tiques et
internes lation
vecteurs
énergé-
tiques
Généra-
Zonage du Apports tion et
8
bâtiment solaires régula-
tion
Réparti-
Perfor- Dyna- tion de la
mance mique du charge et
9 éner- bâtiment condi-
gétique (inertie tions
calculée thermique) d’exploi-
tation
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ISO 52010-1:2017(F)

Tableau 1 (suite)
Bâtiment
Général Systèmes techniques du bâtiment
(en tant que tel)
Auto-
mati-
sation Pho-
Re- Hu- Dés- Eau
Ven- et tovol-
Sous-mo- Descrip- Descrip- Descrip- Chauf- froi- midi- humi- chaude Éclai-
tila- régu- taïque,
dule tions tions tions fage disse- fica- difica- sani- rage
tion lation éolien,
ment tion tion taire
du …
bâti-
ment
subdiv. 1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
Perfor- Perfor- Perfor-
mance mance mance
10 éner- éner- éner-
gétique gétique gétique
mesurée mesurée mesurée
Inspec-
11 Inspection Inspection
tion
Manières
d’exprimer
12 GTB
le confort
intérieur
Conditions
environne-
13 ISO 52010-1
mentales
externes
Calcul éco-
14
nomique
a
  Les modules en grisé ne sont pas applicables.
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NORME INTERNATIONALE ISO 52010-1:2017(F)
Performance énergétique des bâtiments — Conditions
climatiques extérieures —
Partie 1:
Conversion des données climatiques pour les calculs
énergétiques
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie une procédure de calcul pour la conversion des données climatiques pour
les calculs énergétiques.
Le principal élément du présent document est le calcul de l’irradiance solaire sur une surface avec une
orientation et une inclinaison arbitraires. Une méthode simple de conversion de l’irradiance solaire en
éclairement est également fournie.
L’irradiance solaire et l’éclairement sur une surface arbitraire sont applicables comme données d’entrée
pour les calculs de l’énergie et de l’éclairage naturel, pour les éléments de bâtiments (comme les toits,
les façades et les fenêtres) et pour les composants des systèmes techniques du bâtiment (comme les
capteurs solaires thermiques ou les panneaux photovoltaïques).
Les autres paramètres des données climatiques qui sont nécessaires pour évaluer la performance
thermique et la performance en matière d’humidité des bâtiments, des éléments de bâtiments ou
des systèmes techniques du bâtiment [comme le vent, la température, l’humidité et le rayonnement
(thermique) de grandes longueurs d’onde] doivent être obtenus selon les procédures indiquées dans
l’ISO 15927-4. Ces données sont répertoriées dans le présent document en tant que données d’entrée et
elles deviennent des données de sortie sans aucune conversion.
NOTE 1 Ces données ont été incluses dans le présent document dans le but de disposer d’une source unique et
cohérente pour toutes les normes PEB et de permettre de réaliser une conversion ou tout autre traitement si cela
est nécessaire pour une application spécifique.
NOTE 2 Le Tableau 1 dans l’Introduction montre la position relative du présent document dans l’ensemble de
normes PEB dans le contexte de la structure modulaire établie par l’ISO 52000-1.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 7345, Isolation thermique — Grandeurs physiques et définitions
ISO 9488, Énergie solaire — Vocabulaire
ISO 15927-4, Performance hygrothermique des bâtiments — Calcul et présentation des données
climatiques — Partie 4: Données horaires pour l’évaluation du besoin énergétique annuel de chauffage et de
refroidissement
ISO 52000-1, Performance énergétique des bâtiments — Évaluation cadre PEB — Partie 1: Cadre général
et modes opératoires
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ISO 52010-1:2017(F)

ISO 52016-1, Performance énergétiques des bâtiments — Besoins d’énergie pour le chauffage et le
refroidissement, les températures intérieures et les chaleurs sensible et latente — Partie 1: Méthodes de calcul
NOTE Les références par défaut aux normes PEB autres que l’ISO 52000-1 sont identifiées par le numéro de
code du module PEB et sont indiquées dans l’Annexe A (modèle normatif dans le Tableau A.1) et dans l’Annexe B
(choix par défaut informatifs dans le Tableau B.1).
EXEMPLE Numéro de code du module PEB: M5–5 ou M5–5.1 (si le module M5–5 est subdivisé), ou M5–5/1
(en cas de référence à un article spécifique de la norme couvrant le module M5–5).
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 7345, l’ISO 9488 et
l’ISO 52000-1 ainsi que les suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
norme PEB
[8] [9]
norme qui satisfait aux exigences spécifiées dans l’ISO 52000-1, la CEN/TS 16628 et la CEN/TS 16629
Note 1 à l’article: Ces trois documents PEB de base ont été élaborés dans le cadre d’un mandat donné au CEN par
la Commission Européenne et l’Association Européenne de Libre Échange (Mandat M/480) et viennent à l’appui
des exigences essentielles de la Directive UE 2010/31/UE sur la performance énergétique des bâtiments (DPEB).
Plusieurs normes PEB et documents connexes sont développés ou révisés dans le cadre du même mandat.
[SOURCE: ISO 52000-1:2017, 3.1.14]
3.2
déclinaison solaire
angle formé entre la direction du rayonnement solaire direct et le plan équatorial terrestre
3.3
éclairement
quotient du flux lumineux reçu sur un élément de la surface contenant le
point, divisé par la superficie de cet élément
−2
Note 1 à l’article: Il est exprimé en lux, 1 lx = 1 lm·m .
[SOURCE: ISO 16817:2012, 3.14]
4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans l’ISO 52000-1 ainsi que les suivants,
s’appliquent.
NOTE Si, dans le présent document, un symbole est plus ou moins lié de manière unique à un indice
spécifique, le symbole est représenté avec l’indice.
2 © ISO 2017 – Tous droits réservés

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ISO 52010-1:2017(F)

Symbole Grandeur Unité
D direction du vent °
f coefficients de luminosité (modèle de Perez) –
E éclairement global lx
V
F facteur –
2
G irradiance W/m
H hauteur m
2
H irradiation solaire (cumulée, mensuelle) kW h/m
i indice –
2
I irradiance calculée W/m
K efficacité lumineuse globale lm/W
v
k indice de clarté –
T
L distance m
m masse d’air –
n nombre –
R écart par rapport à l’orbite terrestre °
dc
n indice –
t temps min, h
TZ fuseau horaire h
u vitesse du vent m/s
10
x taux d’humidité ou rapport de mélange kg/kg
α angle °
β angle °
γ angle °
δ déclinaison solaire °
ε paramètre de clarté (modèle de Perez) –
θ température en degrés Celsius °C
θ angle °
λ longitude °
φ humidité relative –
φ angle, latitude °
ρ réflectivité –
ω angle horaire °
4.2 Indices
Pour les besoins du présent document, les indices donnés dans l’ISO 52000-1 ainsi que les suivants,
s’appliquent.
NOTE Les indices pertinents déjà présents dans l’ISO 52000-1 sont inclus si cela est nécessaire à la
compréhension du présent document.
Indice Terme Indice Terme
a atmosphère, air ic surface d’inclinaison quelconque
an annuel, par an l de grandes longueurs d’onde
b faisceau m mensuel
c constant obst obstacle
circum circumsolaire segm segment
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ISO 52010-1:2017(F)

Indice Terme Indice Terme
d jour sol solaire, soleil
d diffus sh ombrage
dif diffus tot total
dir direct v visuel, lumière
eq équation w station météo
ext extraterrestre z zénith
g global 0, 1, … indice
grnd sol 11, 12, …. indice
5 Description des méthodes
5.1 Données de sortie de la méthode
Le présent document traite principalement de la méthodologie de calcul horaire générique de
l’irradiance solaire sur une surface d’orientation et d’inclinaison quelconques, en tenant éventuellement
compte de l’effet d’ombrage par des masques lointains.
Pour éviter les erreurs graves en cas de calcul séparé de l’effet d’ombrage de masques qui se chevauchent,
il est recommandé que le calcul de l’effet d’ombrage par des objets externes soit effectué selon la norme
d’application dans laquelle la position, l’emplacement et le voisinage de la surface irradiée sont connus.
À cet effet, la donnée de sortie fournit l’irradiance solaire non seulement sous la forme d’un total mais
aussi de différentes composantes. La donnée de sortie supplémentaire nécessaire pour le calcul de
l’effet d’ombrage dans les normes utilisant la donnée de sortie du présent document comme donnée
d’entrée est la position du soleil.
L’intervalle de temps utilisé pour la donnée de sortie est horaire.
Certaines autres données provenant de l’ensemble de données climatiques (sans lien avec le
rayonnement solaire) ne nécessitent aucune conversion et peuvent être utilisées directement dans les
normes PEB pertinentes. Ces données sont également répertoriées dans le tableau avec les grandeurs
de sortie.
NOTE Ces données ont été incluses dans le présent document dans le but de disposer d’une source unique et
cohérente pour toutes les normes PEB et de permettre de réaliser une conversion ou tout autre traitement si cela
est nécessaire pour une application spécifique.
5.2 Description générale de la méthode
La méthode fournit des procédures permettant de calculer la distribution de l’irradiance solaire sur un
plan non horizontal en se basant sur les données horaires pour le rayonnement solaire sur une surface
horizontale.
[6]
NOTE L’explication et la justification de cette méthode sont fournies dans l’ISO/TR 52010-2 . Le modèle est
nommé d’après son inventeur, monsieur Perez. Plusieurs améliorations ont été apportées au fil du temps; voir la
liste de références dans la Bibliographie du Rapport technique. La procédure de calcul décrite dans le présent
document repose sur le «modèle de Perez simplifié» proposé au début des années 1990.
Ce modèle comprend principalement trois composantes différentes:
a) une représentation géométrique de la voûte céleste;
b) une représentation paramétrique des conditions d’insolation; et
c) une composante statistique mettant en relation les deux composantes ci-dessus.
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ISO 52010-1:2017(F)

Il s’agit d’un modèle de ciel anisotrope dans lequel la voûte céleste est divisée géométriquement en trois
zones, chacune présentant une luminance énergétique constante, différente des deux autres.
Ces trois zones sont les suivantes:
— zone diffuse isotrope (pour l’hémisphère céleste);
— rayonnement circumsolaire;
— luminosité de l’horizon.
Pour les besoins du présent document, la zone suivante a été ajoutée:
— rayonnement isotrope réfléchi par le sol.
Pour le rayonnement diffus (ciel) sur une surface, les données d’entrée utilisées sont les valeurs horaires
du rayonnement solaire horizontal diffus et direct. Les autres données d’entrée du modèle incluent
l’angle d’incidence du soleil sur la surface, l’angle d’inclinaison de la surface par rapport à l’horizontale
et la
...