ISO 9164:1989
(Main)Thermal insulation — Calculation of space heating requirements for residential buildings
Thermal insulation — Calculation of space heating requirements for residential buildings
Identifies the terms in the heat balance equation, and describes a method for the calculation of the annual energy requirements for the space heating of residential buildings. The method cannot be applied to special buildings such as those incorporating passive solar design, greenhouses or sunspaces.
Isolation thermique — Calculs des besoins en chauffage pour les bâtiments résidentiels
Toplotna izolacija - Izračun potrebne toplote za ogrevanje prostorov v stanovanjskih zgradbah
General Information
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Standards Content (Sample)
IS0
INTERNATIONAL
9164
STANDARD
First edition
1989-08-15
Thermal insulation - Calculation of space
heating requirements for residential buildings
Calculs des besoins en chauffage pour /es bgtiments
/so/a tion thermique -
Aiden tie/s
Reference number
IS0 9164 : 1989 (E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
1s0 9164 : 1989 (El
Contents
Page
iv
Foreword. .
V
Introduction. .
1
1 Scope .
................................................. 1
2 Normative references
1
...............................................
3 Definitions and symbols
............................................... 2
4 General considerations.
.................................................. 3
5 Calculation method.
.................................................... 3
5.1 Introduction
3
5.2 Zones .
4
...........................................
5.3 Calculation procedure.
4
6 Factors in equations .
4
6.1 Transmission and ventilation heat losses .
5
6.2 Internal heat gains and solar gains .
5
6.3 Utilization factor .
5
6.4 Internal temperatures .
5
6.5 Accumulated temperature difference .
6
7 Report .
Annexes
........................................... 7
A Basis of calculation method
9
B Airchangerates .
0 IS0 1989
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in
writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO9164:1989(E)
C lnternalheatgains. . 11
D Solarheatgains. . 13
E Utilization factors . 17
F Daily average internal temperature. . 19
G Accumulated temperature difference . 21
---------------------- Page: 3 ----------------------
IS0 9164:1989 (El
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through IS0 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, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
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 approval before their acceptance as International Standards by
the IS0 Council. They are approved in accordance with IS0 procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard IS0 9164 was prepared by Technical Committee ISO/TC 163,
Thermal insulation.
Annex A forms an integral part of this International Standard. Annexes B to G are for
information only.
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IS0 9164 : 1989 (E)
Introduction
Estimates of the space heating requirements for residential buildings may be needed
for several purposes. These include judging compliance with regulations written in
terms of energy targets, assessing the effect of possible energy-conserving measures
or checking the effectiveness of measures which have been carried out and, on a wider
national or international scale, predicting future energy resource requirements.
There exist many detailed and complex computer programs which simulate heat inter-
change within buildings and with their external environment. Often the use of these is
not convenient as they usually require very detailed input information. This Inter-
national Standard provides a relatively simple calculation procedure which will give suf-
ficiently reliable results for the purposes mentioned above.
The method predicts the annual heating requirements. It is based on the fundamental
equations for heat transfer in which a number of simplifying assumptions are made,
the principal one being to replace continuously varying quantities by appropriate
averages. Where the data required cannot be obtained by simple calculation, this Inter-
national Standard uses or refers to tabulated data.
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This page intentionally left blank
---------------------- Page: 6 ----------------------
~~ -
IS0 9164 : 1989 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Thermal insulation - Calculation of space heating
requirements for residential buildings
of the standards listed below. Members of IEC and IS0 main-
1 Scope
tain registers of currently valid International Standards.
This International Standard identifies the terms in the heat
IS0 6946-l : 1986, Thermal insulation - Calculation methods
balance equation, and describes a method for the calculation of
-
Part I : Steady state thermal properties of building com-
the annual energy requirements for the space heating of
ponen ts and building elements.
residential buildings. The method cannot be applied to special
buildings such as those incorporating passive solar design,
IS0 6946-2 : 1986, Thermal insulation - Calculation methods
greenhouses or sunspaces.
-
Part 2 : Thermal bridges of rectangular sections in plane
strut tures.
IS0 7345 : 1987, Thermal insulation - Physical quantities and
2 Normative references
definitions.
The following standards contain provisions which, through
reference in this text, constitute provisions of this International
3 Definitions and symbols
Standard. At the time of publication, the editions indicated
The terms, symbols and units used are in accordance with
were valid. All standards are subject to revision, and parties to
agreements based on this International Standard are encouraged IS0 7345. The following additional symbols are specific to this
to investigate the possibility of applying the most recent editions International Standard.
1
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IS0 9164 : 1989 (E)
Symbol Unit
Term and definition
fference
accumulated temperatu Sum of (base temperature less mean daily exter- ,ATD lObI OC
31
base temperature) : nal temperature, if positive) over all days in period
io a
considered.
Internal temperature less temperature increment OC
3.2 base temperature:
eb
produced by internal and solar gains.
external temperature OC
33 .
4
internal gains : Average rate of heat input to dwelling from inter- W
34 .
@i
nal sources other than space heaters.
OC
35 . internal temperature
ei
J, MJ, GJ,
36 . space heating requirement (annual) : Energy output from space heaters in one year.
Qt-,
(kWh, MWh
Energy output from space heaters in one month. J, MJ, GJ,
3.7 space heating requirement (monthly) :
Qh,m
(kWh, MWh
3.8 solar gains: Average rate of heat input to dwelling from solar W
@s
radiation.
3.9 specific heat loss: Total heat loss from dwelling (by fabric trans- H W/K
mission and ventilation) divided by the difference
between the internal and external temperatures.
Period of integration of the heat balance S
3.10 time step: t
equation.
3.11 utilization factor: Proportion of the internal and solar gains which
contribute to reducing the space heating require-
ments.
Conversion factors :
1w = 0,024 kWhlday
1 kWhlday = 41,7 W
1 MJ = 0,278 kWh
1 kWh
= 3,6 MJ
solar gains;
4 General considerations e)
f) external weather conditions - principally temperature.
4.1 The factors which together contribute to space
energy requirements are
a) characteristics of the house - transmission and venti- 4.2 This International Standard specifies a method which
lation heat losses (allowing for any heat recovery), and ther- takes account of these factors, and it follows that data for each
mal capacity;
of them are required for a calculation. In many cases the
necessary information may be contained in national standards
b) characteristics of the heating system - particularly
or other suitable documents, and these should be used where
control systems and ability to respond to changes in heat
available. Annexes to this International Standard are provided,
requirements;
however, giving representative values or methods for obtaining
representative values for use when the required information is
c) internal temperatures - the temperature level required
not otherwise available.
by the user and variations in this level both in different parts
of the house and at different times of the day;
There is very wide variation in energy consumption in houses.
This can be ascribed to variations in the factors listed above; in
d) internal heat gains other than from the heating
principle, to the extent that precise information is available, the
system - from occupants, cooking and hot water, lighting
and electrical appliances; calculation can be applied to a single specific dwelling.
2
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IS0 9164 :1989 (E)
values of the temperatures average monthly values of the
However, it should be noted that large variations in consump-
gains, thus
tions have been observed over groups of nominally identical
houses attributable to variations in user requirements and living
patterns (e.g. internal temperatures, window opening). Where
= C [H(Bi - 8,) - I?m (@i + Wd ~0s t
Qh,m
I
there is no detailed knowledge of user requirements and living
patterns, the calculation is made for a “typical” household.
where
The calculation can be made either for an “average” year using
Qh,m is the space heating requirement for month, in
weather data for the locality concerned averaged over a
joules;
number of years, or for a particular year using the recorded
weather data for that year, depending on the purpose of the
H is the specific heat loss, in watts per kelvin;
calculation. The former would be appropriate for predictive
purposes, and the latter when comparing with recorded fuel
8i is the daily average internal temperature, in degrees
consumption.
Celsius;
This International Standard gives a method for the calculation
Be is the daily average external temperature, in degrees
of space heating requirements; the energy requirements for
Celsius;
other purposes are not included.
is the utilization factor for gains;
is
The energy balance on which the ca culatio n method is based
defined as i ncluding the following :
Q>i are the average internal gains over month, in watts;
transmission and ventila tion losses from the internal to
a)
are the average solar gains over month, in watts;
the external environment;
t is the number of seconds in a day (86 466);
b) the net output from the heating system (which differs
from the energy input when the fan conversion efficiency is
d,pos signifies that the sum is carried out for all days in the
other than unity);
month for which the expression is positive.
NOTE - In equation (1) the daily average internal temperature, 8i, can
c) the net internal heat gains, that is the heat actually
be assumed to be the same for each day in the month, calculated from
released to the house from the factors in 4.1 d), which in the
the monthly average temperatures. Thus only 0, varies on a day-by-day
case of appliances involving water heating is somewhat less
basis in the equation.
than the energy input to these appliances (the difference
being lost in waste water);
Equation (1) is conveniently evaluated as
d) the net solar gains, not including any proportion either
= H X A-web)
Qh,m
lost through increased ventilation during periods of high
solar gain or contributing to the temperature rising above
where ATD(Bb) represents the accumulated daily mean
the set point.
temperature difference to base eb for the locality and month
concerned 1 ).
The annual space heating requirement is obtained from a sum-
5 Calculation method
mati on of t :he requiremen ts for individual months.
5.1 Introduction
NOTE - The above procedure gives the energy output required from
the space heaters. This differs from the energy delivered to the dwell-
ing because
The calculation method is based on a steady-state energy
balance for the house with an allowance for the dynamic effect
a) the space heating appliance may have a conversion efficiency
of internal and solar gains. Part of the energy needed to main-
other than unity;
tain a given internal temperature Bi comes from the internal and
b) the delivered energy also includes that required for water
solar gains. The method calculates the remainder which is
heating, lighting and electrical appliances.
needed from the space heating system.
The calculation basis, described in annex A, allows for day-by-
5.2 Zones
day variations in external temperature, and month-by-month
variations in mean solar radiation. The heating requirement for When the house is heated to the same temperature
one month is obtained from a summation of the heating re-
throughout, it shall be treated as a single zone and the space
quirement for each day in the month, using the average daily heating requirement obtained in accordance with 5.3.
1) Also known as “variable-base degree-days”.
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Is0 9164 : 1989 US
to include all months for which
NO TE - The heating season is defined
If different design temperatures apply in different parts of the
the following apply :
house, it shall be determined on a national basis whether the
calculation is made
a) the accu mulated temperature difference applicable
and
temperature is greater than zero;
with the house as a single zone, or
a)
b) the gross internal and solar gains do not exceed 2,5 times the
heat loss :
zones different
b) with the house divided into two of
@i + @s < 2,5H (Oi - 8,)
temperature standards.
the case of a single zone calculation, the internal temperature
In
shall be a spatial average over the house.
ei
6 Factors in equations
In the case of a two-zone calculation, the procedure of 5.3 shall
be followed for each zone and the space heating requirements Where national standards exist, these should be used to obtain
for each zone added together. In this case the specific heat the data required for the calculation, having regard to the con-
loss, the internal gains and solar gains shall be divided ap- siderations given below. If an appropriate national standard
propriately between the zones. does not exist, or contains insufficient information, the
necessary data can be obtained from the annexes to this lnter-
national Standard.
5.3 Calculation procedure
The annual space heating requirement be calculated as
61 . Transmission and ventilation heat losses
follows.
The parameter I-I is given by
5.3.1 Define the building envelope and calculate the specific
thermal loss H in watts per kelvin (see 6.1).
H = HT + Hv
5.3.2 Specify the design internal temperature, Bi d.
where
I
HT = CAU + cm,
5.3.3 For each month
a) calculate the mean value over the month of the gross in which
internal and solar gains @i + cPs (see 6.2);
A is the area of exposed fabric, in square metres;
b) determine the utilization factor qrn for these gains
(see 6.3);
fabric, in watts
U is the thermal transmittance of exposed
per square metre kelvin;
c) for continuous heating, set the mean internal tempera-
ture ei equal to Bi d : otherwise determine the mean internal
I is the length of thermal bridge, in metres;
temperature (see’6.4);
Ul is the linear thermal transmittance of therma I bridge, in
find the base temperature eb from
d)
watts per metre kelvin;
qm (@i + @s)
and
8, = Bi -
H
.
Hv = CQV
e) find the accumulated temperature difference to this
base temperature ATD(B,), for the climate concerned
in which
(see 6.5);
C is the specific heat capacity of air, in joules per kilogram;
f) obtain the space heating requirement for the month
from
is the density of air, in kilograms per cubic metre;
e
= H x ATD(0r.J
Qh,m
p is the volumetric air change rate, in cubic metres per
NOTE - Any consistent system of units can be used in the above ex-
second.
pression for Q,,.,,. With H expressed in watts per kelvin, then ATD(B,)
expressed in degrees Celsius multiplied by day must be multiplied by
86 400 to obtain Q,,,., in joules.
6.1.1 Transmission losses
5.3.4 Total the space heating requirements for each month Simple U-values can be calculated by the methods given in
the heating season to obtain the annual requirement, IS0 6946-l. For other values a relevant national standard
Qt, :
should be used to calculate U-values or to obtain suitable
values from tabulated data.
Qh = c t&m
4
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IS0 9164 :1989(E)
rate, or gains may be received during periods when heating is
Effects of thermal bridges should be included for structures
not required. For this reason the internal and solar gains must
where thermal bridges are present. U, for rectangular-shaped
be reduced by a utilization factor, the magnitude of which
thermal bridges can be calculated by the methods given in
depends on the relative sizes of the gains and losses and on the
IS0 6946-2.
thermal mass of the building. Further guidance on utilization
factors is given in annex E.
Effective U-values for ground floors can be used in climates
where the heating season is sufficiently long (that is, several
months of the year), so that it is reasonable to make an approxi-
mation of steady-state conditions. In such cases there may be
Internal temperatures
64 .
large proportionate errors near either end of the heating
season, but at these times the losses are small compared with
The value of internal temperature 8i required for the calculation
the annual total.
method is a spatial average over the house or, in the case of a
two-zone calculation, over the zone (where the whole house or
6.1.2 Ventilation losses
zone is not at a uniform temperature), and it is also a temporal
average over each month (when the internal temperature is not
Ventilation rates vary with wind speed and direction, and with
constant, that is when the heating is not operated continu-
temperature differences. An appropriate average value is re-
ously).
quired. Where there is ventilation heat recovery this should be
taken account of in determining the ventilation heat loss. Fur-
For heating 24 h per day, the design internal temperature is
ther guidance is given in annex B.
used.
During periods of high solar gain, windows may be opened to
When heating is switched off at night, the design internal
increase the ventilation. This is allowed for in the utilization fac-
temperature will apply during the daytime. At night the
tor for the solar gains and should not be allowed for in the
temperature will gradually fall. The rate of fall of temperature
determination of average air change rate.
depends on the transmission and ventilation losses, the thermal
capacity, the external temperature, and the responsiveness of
the heating system, and these factors must be allowed for in
6.2 Internal heat gains and solar gains
determining the appropriate value of Bi. Further guidance on
internal temperatures is given in annex F.
Internal heat gains should include
-
During periods of high solar gain, the internal temperature may
metabolic gains (from people);
rise above the design value. This is allowed for in the utilization
factor for the solar gains, and should not be allowed for in the
- gains to the house from hot water system;
determination of average internal temperature.
- gains to the house from cooking;
-
the power consumption of electrical appliances;
6.5 Accumulated temperature difference
-
the power consumption of artificial lighting.
Accumulated temperature differences, calculated from the dif-
ference between base temperature and mean daily external
All of these vary during the day, but average daily values are
temperature, to the appropriate base temperature are required
appropriate for the present purpose. With the exception of
for each month. A different base temperature will normally ap-
lighting, the average daily values will be relatively constant
ply in each month. Accumulated temperature difference data
throughout the year.
may be calculated; it will form the subject of a future Inter-
national Standard.
Further guidance on internal heat gains is given in annex C.
NOTE - “Accumulated temperature difference” used in this standard
Solar gains should take account of the normally available sun-
is also known as “variable-base degree-days”. Accumulated
shine in the locality concerned, the orientation of the windows,
temperature difference to fixed base, which are tabulated for many
shading, and the solar transmission characteristics of the glaz-
climates (for example to base 20 OC, 18 OC or 15,5 OC), are inap-
ing. Further guidance is given in annex D.
propriate and should not be used.
Solar radiation also affects the heat transmission through walls
A good approximation to the accumulated temperature dif-
and roofs, but this is usually small compared with solar gains
ference can in many cases be obtained from monthly mean
through windows, and for the purposes of this International
external temperatures. Further information is provided in
Standard need not be included.
annex G.
In some climates it is a sufficient approximation to take
6.3 Utilization factor
ATD&) = Iv (& - 8,)
It is not usually appropriate to count the gross internal and solar
gains as useful (in the sense of contributing to reducing the
space heating requirement). This is because during periods of where N is the number of days in the month. This method of
high heat gain, the gains may exceed the instantaneous loss calculation can be adopted on a national basis.
5
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and utilization factors, or reference to the appropriate
7 Report
annexes to this International Standard;
A report giving the space heating requirements obtained in
accordance with this International Standard shall include c) assumptions made in regard to ventilation rates,
occupancy, heating patterns, internal temperatures;
a) a description of the dwelling and its construction;
d) whether the house was treated as one zone or two
b) reference to any International Standards, national stan- zones, and if two zones, the zone division (that is, the
dards or other documents used to obtain climatological data allocation of rooms to each zone) shall be stated.
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IS0 9164:1989 (E)
Annex A
(normative)
Basis of calculation method
average value of Bi including any period when Bi may be in-
The following analysis applies to a house which is uniformly
creased above the design value (or the value set by a ther-
heated throughout. It can also be applied for other houses
either by using a spatial average for the internal temperature, or mostat), by high solar gain or because 0, is greater than the
by dividing the house into two or more zones and applying the design value of Bi. It is, however, much more convenient to
equations separately to each zone. evaluate both quantities without these complications. Let
H’ be the specific heat loss in the absence of heat gains,
The balance describing the heat interchange between the
that is evaluated using the design value of air change rate,
house and its surroundings may be written as follows:
. . . e; be the average internal temperature assu ming that 0i is
@h + @i + @, = H(Oi - 6,) + d (A.1)
less than or equal to the set point.
always
where
Then
@h is the output from heating system, in watts;
-
= H’ (&I-
8,) - qd(8i + i&j + d ,. (A-5)
&h
@i is the other internal heat gains, in watts;
-
if @h is positive, otherwise @f, = 0.
@, is the solar gains, in watts;
qd is a utilization factor modifying the heat gains. The effect of
H is the specific heat loss, in watts per kelvin;
qd is to include in equation (A.5) only that proportion of the
gains which reduce the space heating requirement, and to ex-
Bi is the internal temperature, in degrees Celsius;
clude the proportion which causes 8i to increase above the set
point, or H to increase above the design value. It is now
Be is the external temperature, in degrees Celsius;
necessary to include explicitly the condition that sj., > 0 since
-
a negative value could result at high values of-e,. It is assumed
A is the rate of heat storage within the structure, in watts;
that the building has sufficient mass so that 0, is not modified
in equation (A.5).
which can be rewritten
The total heating requirement for a month, m, is then
= H(Oi - . . .
8,) - (@i + @,) + L.l (A.2)
@h
Qt,,m = c @ h,pos t ’
Each variable in equations (A.1) and (A.2) represents an instan-
taneous value, as they will all vary continuously with time. The
where
space heating requirement Q, in joules, over any time period is
then given by
t’ is the number of seconds in a day (86 400);
. . . (A.31
Qt, = !@hdt 3 signifies that the summation is made over all days in
h, ws
the mon th having positive values of
@h-
NOTE - In equations (A.2) and (A.3), @, cannot be negative. During
periods of high heat gain either 8i, the ventilation part of H, or d (in
Thus
practice, usually a combination of all three) increase so that equation
(A2) is always satisfied with @,., > 0. - - -
Qt.-, m = t’ C [H’ (Ci’- e,) - qd (8i + @$) + d lpos
. . . tAm6)
I
The instantaneous power balance of equation (A.2) is modified
The next step is to replace the internal temperature and gains in
by the following steps to obtain a monthly balance.
equation (A.6) by the monthly average values. In respect of B/,
it will in any case be a constant for continuous heating. For in-
First it is assumed that equation (A.2) is linear so that the
termittent heating it will vary on a daily basis with Be but since Bi
variables can be replaced by daily average values:
is maintained at a particular value for part of the day, the day-
-
-
-- -
by-day variation of B/will be less than that of Be. It is assumed
= H(8i -
eel - (3i + @,) + A . . . (A.41
@”
that the monthly average value of internal temperature,
calculated from the monthly average value of the external
where a single overlining of variable denotes its daily average.
temperature, can be used.
-
In equation (A.4), H is the average value of H including any
period of time when H may be increased (by opening of win- it is
In respect of gains, assumed that the mo lnthly average
dows, for example) to counteract high solar gain. Bi is the values can be used with the heat storage term d subsumed
7
---------------------- Page: 13 ----------------------
IS0 9164:1989 (E)
factor The base temperature can be visualized as the value of mean
into monthly utilization q,,,. With these assumptions,
daily external temperature above which no space heating will
equa tion (A.61 becomes
be required on that day.
Qh m = t’ C [H’ (Bi - e,) - qm (5, + ~s)lpos
. . . (A.71
I
The summation in equation (A.91 is the accumulation of excess
where a overlining of variables denotes its monthly of base temperature over mean daily external temperature for
each day in the month, that is the accumulated daily mean
average.
temperature difference I) ATD(B,) to base or, defined by
(A strict definition of qrn would be the value of qrn in equation
ATD(eb) = z (eb - i?e)pos
(A.71 such that equations (A.71 and (A.31 give identical results.)
Defining the base temperature eb as
The monthly space heating requirement is then
. . .
I;lm (@i + @$J = t ’ H’ ATD(&) (A. 10)
Qh,rn
e; -
eb = . . . (A.8)
H’
The annual space heating requirement is obtained from sum-
which is constant for a given month, equation (A.71 becomes
mation of the monthly heating requirements, including each
month having a non-zero value.
t’ H’ c (e, - iTJpos . . . (A-9)
Qh,m =
1) Also known as “variable-base degree-days”.
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IS0 9164 : 1989 (E)
Annex B
(informative)
Air change rates
Natural ventilation rates have to be determined on a national
B.l Basic equation
basis, taking account of climate and built form. When no
national information is available a recommended value for n,
In 6.1, the ventilation in watts per kelvin, are given by
I
inclusive of infiltration and occupant-controlled ventilation, is
the eq uation
1,0 h-‘.
Hv = c~pn,~ V . . . (B.1)
B.2.2 Exhaust fan ventilation
is the density of air, in kilograms per cubic metre;
e
During the heating season the exhaust air flow will normally be
set to meet the specified minimum ventilation rate. Due to the
c is the specific heat capacity of air, in joules per kilogram
resulting pressure difference between inside and ou
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 9164:1997
01-december-1997
7RSORWQDL]RODFLMD,]UDþXQSRWUHEQHWRSORWH]DRJUHYDQMHSURVWRURYY
VWDQRYDQMVNLK]JUDGEDK
Thermal insulation -- Calculation of space heating requirements for residential buildings
Isolation thermique -- Calculs des besoins en chauffage pour les bâtiments résidentiels
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 9164:1989
ICS:
91.120.10 Toplotna izolacija stavb Thermal insulation
SIST ISO 9164:1997 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 9164:1997
---------------------- Page: 2 ----------------------
SIST ISO 9164:1997
IS0
INTERNATIONAL
9164
STANDARD
First edition
1989-08-15
Thermal insulation - Calculation of space
heating requirements for residential buildings
Calculs des besoins en chauffage pour /es bgtiments
/so/a tion thermique -
Aiden tie/s
Reference number
IS0 9164 : 1989 (E)
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SIST ISO 9164:1997
1s0 9164 : 1989 (El
Contents
Page
iv
Foreword. .
V
Introduction. .
1
1 Scope .
................................................. 1
2 Normative references
1
...............................................
3 Definitions and symbols
............................................... 2
4 General considerations.
.................................................. 3
5 Calculation method.
.................................................... 3
5.1 Introduction
3
5.2 Zones .
4
...........................................
5.3 Calculation procedure.
4
6 Factors in equations .
4
6.1 Transmission and ventilation heat losses .
5
6.2 Internal heat gains and solar gains .
5
6.3 Utilization factor .
5
6.4 Internal temperatures .
5
6.5 Accumulated temperature difference .
6
7 Report .
Annexes
........................................... 7
A Basis of calculation method
9
B Airchangerates .
0 IS0 1989
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in
writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 4 ----------------------
SIST ISO 9164:1997
ISO9164:1989(E)
C lnternalheatgains. . 11
D Solarheatgains. . 13
E Utilization factors . 17
F Daily average internal temperature. . 19
G Accumulated temperature difference . 21
---------------------- Page: 5 ----------------------
SIST ISO 9164:1997
IS0 9164:1989 (El
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through IS0 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, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
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 approval before their acceptance as International Standards by
the IS0 Council. They are approved in accordance with IS0 procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard IS0 9164 was prepared by Technical Committee ISO/TC 163,
Thermal insulation.
Annex A forms an integral part of this International Standard. Annexes B to G are for
information only.
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SIST ISO 9164:1997
IS0 9164 : 1989 (E)
Introduction
Estimates of the space heating requirements for residential buildings may be needed
for several purposes. These include judging compliance with regulations written in
terms of energy targets, assessing the effect of possible energy-conserving measures
or checking the effectiveness of measures which have been carried out and, on a wider
national or international scale, predicting future energy resource requirements.
There exist many detailed and complex computer programs which simulate heat inter-
change within buildings and with their external environment. Often the use of these is
not convenient as they usually require very detailed input information. This Inter-
national Standard provides a relatively simple calculation procedure which will give suf-
ficiently reliable results for the purposes mentioned above.
The method predicts the annual heating requirements. It is based on the fundamental
equations for heat transfer in which a number of simplifying assumptions are made,
the principal one being to replace continuously varying quantities by appropriate
averages. Where the data required cannot be obtained by simple calculation, this Inter-
national Standard uses or refers to tabulated data.
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SIST ISO 9164:1997
This page intentionally left blank
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SIST ISO 9164:1997
~~ -
IS0 9164 : 1989 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Thermal insulation - Calculation of space heating
requirements for residential buildings
of the standards listed below. Members of IEC and IS0 main-
1 Scope
tain registers of currently valid International Standards.
This International Standard identifies the terms in the heat
IS0 6946-l : 1986, Thermal insulation - Calculation methods
balance equation, and describes a method for the calculation of
-
Part I : Steady state thermal properties of building com-
the annual energy requirements for the space heating of
ponen ts and building elements.
residential buildings. The method cannot be applied to special
buildings such as those incorporating passive solar design,
IS0 6946-2 : 1986, Thermal insulation - Calculation methods
greenhouses or sunspaces.
-
Part 2 : Thermal bridges of rectangular sections in plane
strut tures.
IS0 7345 : 1987, Thermal insulation - Physical quantities and
2 Normative references
definitions.
The following standards contain provisions which, through
reference in this text, constitute provisions of this International
3 Definitions and symbols
Standard. At the time of publication, the editions indicated
The terms, symbols and units used are in accordance with
were valid. All standards are subject to revision, and parties to
agreements based on this International Standard are encouraged IS0 7345. The following additional symbols are specific to this
to investigate the possibility of applying the most recent editions International Standard.
1
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SIST ISO 9164:1997
IS0 9164 : 1989 (E)
Symbol Unit
Term and definition
fference
accumulated temperatu Sum of (base temperature less mean daily exter- ,ATD lObI OC
31
base temperature) : nal temperature, if positive) over all days in period
io a
considered.
Internal temperature less temperature increment OC
3.2 base temperature:
eb
produced by internal and solar gains.
external temperature OC
33 .
4
internal gains : Average rate of heat input to dwelling from inter- W
34 .
@i
nal sources other than space heaters.
OC
35 . internal temperature
ei
J, MJ, GJ,
36 . space heating requirement (annual) : Energy output from space heaters in one year.
Qt-,
(kWh, MWh
Energy output from space heaters in one month. J, MJ, GJ,
3.7 space heating requirement (monthly) :
Qh,m
(kWh, MWh
3.8 solar gains: Average rate of heat input to dwelling from solar W
@s
radiation.
3.9 specific heat loss: Total heat loss from dwelling (by fabric trans- H W/K
mission and ventilation) divided by the difference
between the internal and external temperatures.
Period of integration of the heat balance S
3.10 time step: t
equation.
3.11 utilization factor: Proportion of the internal and solar gains which
contribute to reducing the space heating require-
ments.
Conversion factors :
1w = 0,024 kWhlday
1 kWhlday = 41,7 W
1 MJ = 0,278 kWh
1 kWh
= 3,6 MJ
solar gains;
4 General considerations e)
f) external weather conditions - principally temperature.
4.1 The factors which together contribute to space
energy requirements are
a) characteristics of the house - transmission and venti- 4.2 This International Standard specifies a method which
lation heat losses (allowing for any heat recovery), and ther- takes account of these factors, and it follows that data for each
mal capacity;
of them are required for a calculation. In many cases the
necessary information may be contained in national standards
b) characteristics of the heating system - particularly
or other suitable documents, and these should be used where
control systems and ability to respond to changes in heat
available. Annexes to this International Standard are provided,
requirements;
however, giving representative values or methods for obtaining
representative values for use when the required information is
c) internal temperatures - the temperature level required
not otherwise available.
by the user and variations in this level both in different parts
of the house and at different times of the day;
There is very wide variation in energy consumption in houses.
This can be ascribed to variations in the factors listed above; in
d) internal heat gains other than from the heating
principle, to the extent that precise information is available, the
system - from occupants, cooking and hot water, lighting
and electrical appliances; calculation can be applied to a single specific dwelling.
2
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SIST ISO 9164:1997
IS0 9164 :1989 (E)
values of the temperatures average monthly values of the
However, it should be noted that large variations in consump-
gains, thus
tions have been observed over groups of nominally identical
houses attributable to variations in user requirements and living
patterns (e.g. internal temperatures, window opening). Where
= C [H(Bi - 8,) - I?m (@i + Wd ~0s t
Qh,m
I
there is no detailed knowledge of user requirements and living
patterns, the calculation is made for a “typical” household.
where
The calculation can be made either for an “average” year using
Qh,m is the space heating requirement for month, in
weather data for the locality concerned averaged over a
joules;
number of years, or for a particular year using the recorded
weather data for that year, depending on the purpose of the
H is the specific heat loss, in watts per kelvin;
calculation. The former would be appropriate for predictive
purposes, and the latter when comparing with recorded fuel
8i is the daily average internal temperature, in degrees
consumption.
Celsius;
This International Standard gives a method for the calculation
Be is the daily average external temperature, in degrees
of space heating requirements; the energy requirements for
Celsius;
other purposes are not included.
is the utilization factor for gains;
is
The energy balance on which the ca culatio n method is based
defined as i ncluding the following :
Q>i are the average internal gains over month, in watts;
transmission and ventila tion losses from the internal to
a)
are the average solar gains over month, in watts;
the external environment;
t is the number of seconds in a day (86 466);
b) the net output from the heating system (which differs
from the energy input when the fan conversion efficiency is
d,pos signifies that the sum is carried out for all days in the
other than unity);
month for which the expression is positive.
NOTE - In equation (1) the daily average internal temperature, 8i, can
c) the net internal heat gains, that is the heat actually
be assumed to be the same for each day in the month, calculated from
released to the house from the factors in 4.1 d), which in the
the monthly average temperatures. Thus only 0, varies on a day-by-day
case of appliances involving water heating is somewhat less
basis in the equation.
than the energy input to these appliances (the difference
being lost in waste water);
Equation (1) is conveniently evaluated as
d) the net solar gains, not including any proportion either
= H X A-web)
Qh,m
lost through increased ventilation during periods of high
solar gain or contributing to the temperature rising above
where ATD(Bb) represents the accumulated daily mean
the set point.
temperature difference to base eb for the locality and month
concerned 1 ).
The annual space heating requirement is obtained from a sum-
5 Calculation method
mati on of t :he requiremen ts for individual months.
5.1 Introduction
NOTE - The above procedure gives the energy output required from
the space heaters. This differs from the energy delivered to the dwell-
ing because
The calculation method is based on a steady-state energy
balance for the house with an allowance for the dynamic effect
a) the space heating appliance may have a conversion efficiency
of internal and solar gains. Part of the energy needed to main-
other than unity;
tain a given internal temperature Bi comes from the internal and
b) the delivered energy also includes that required for water
solar gains. The method calculates the remainder which is
heating, lighting and electrical appliances.
needed from the space heating system.
The calculation basis, described in annex A, allows for day-by-
5.2 Zones
day variations in external temperature, and month-by-month
variations in mean solar radiation. The heating requirement for When the house is heated to the same temperature
one month is obtained from a summation of the heating re-
throughout, it shall be treated as a single zone and the space
quirement for each day in the month, using the average daily heating requirement obtained in accordance with 5.3.
1) Also known as “variable-base degree-days”.
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SIST ISO 9164:1997
Is0 9164 : 1989 US
to include all months for which
NO TE - The heating season is defined
If different design temperatures apply in different parts of the
the following apply :
house, it shall be determined on a national basis whether the
calculation is made
a) the accu mulated temperature difference applicable
and
temperature is greater than zero;
with the house as a single zone, or
a)
b) the gross internal and solar gains do not exceed 2,5 times the
heat loss :
zones different
b) with the house divided into two of
@i + @s < 2,5H (Oi - 8,)
temperature standards.
the case of a single zone calculation, the internal temperature
In
shall be a spatial average over the house.
ei
6 Factors in equations
In the case of a two-zone calculation, the procedure of 5.3 shall
be followed for each zone and the space heating requirements Where national standards exist, these should be used to obtain
for each zone added together. In this case the specific heat the data required for the calculation, having regard to the con-
loss, the internal gains and solar gains shall be divided ap- siderations given below. If an appropriate national standard
propriately between the zones. does not exist, or contains insufficient information, the
necessary data can be obtained from the annexes to this lnter-
national Standard.
5.3 Calculation procedure
The annual space heating requirement be calculated as
61 . Transmission and ventilation heat losses
follows.
The parameter I-I is given by
5.3.1 Define the building envelope and calculate the specific
thermal loss H in watts per kelvin (see 6.1).
H = HT + Hv
5.3.2 Specify the design internal temperature, Bi d.
where
I
HT = CAU + cm,
5.3.3 For each month
a) calculate the mean value over the month of the gross in which
internal and solar gains @i + cPs (see 6.2);
A is the area of exposed fabric, in square metres;
b) determine the utilization factor qrn for these gains
(see 6.3);
fabric, in watts
U is the thermal transmittance of exposed
per square metre kelvin;
c) for continuous heating, set the mean internal tempera-
ture ei equal to Bi d : otherwise determine the mean internal
I is the length of thermal bridge, in metres;
temperature (see’6.4);
Ul is the linear thermal transmittance of therma I bridge, in
find the base temperature eb from
d)
watts per metre kelvin;
qm (@i + @s)
and
8, = Bi -
H
.
Hv = CQV
e) find the accumulated temperature difference to this
base temperature ATD(B,), for the climate concerned
in which
(see 6.5);
C is the specific heat capacity of air, in joules per kilogram;
f) obtain the space heating requirement for the month
from
is the density of air, in kilograms per cubic metre;
e
= H x ATD(0r.J
Qh,m
p is the volumetric air change rate, in cubic metres per
NOTE - Any consistent system of units can be used in the above ex-
second.
pression for Q,,.,,. With H expressed in watts per kelvin, then ATD(B,)
expressed in degrees Celsius multiplied by day must be multiplied by
86 400 to obtain Q,,,., in joules.
6.1.1 Transmission losses
5.3.4 Total the space heating requirements for each month Simple U-values can be calculated by the methods given in
the heating season to obtain the annual requirement, IS0 6946-l. For other values a relevant national standard
Qt, :
should be used to calculate U-values or to obtain suitable
values from tabulated data.
Qh = c t&m
4
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SIST ISO 9164:1997
IS0 9164 :1989(E)
rate, or gains may be received during periods when heating is
Effects of thermal bridges should be included for structures
not required. For this reason the internal and solar gains must
where thermal bridges are present. U, for rectangular-shaped
be reduced by a utilization factor, the magnitude of which
thermal bridges can be calculated by the methods given in
depends on the relative sizes of the gains and losses and on the
IS0 6946-2.
thermal mass of the building. Further guidance on utilization
factors is given in annex E.
Effective U-values for ground floors can be used in climates
where the heating season is sufficiently long (that is, several
months of the year), so that it is reasonable to make an approxi-
mation of steady-state conditions. In such cases there may be
Internal temperatures
64 .
large proportionate errors near either end of the heating
season, but at these times the losses are small compared with
The value of internal temperature 8i required for the calculation
the annual total.
method is a spatial average over the house or, in the case of a
two-zone calculation, over the zone (where the whole house or
6.1.2 Ventilation losses
zone is not at a uniform temperature), and it is also a temporal
average over each month (when the internal temperature is not
Ventilation rates vary with wind speed and direction, and with
constant, that is when the heating is not operated continu-
temperature differences. An appropriate average value is re-
ously).
quired. Where there is ventilation heat recovery this should be
taken account of in determining the ventilation heat loss. Fur-
For heating 24 h per day, the design internal temperature is
ther guidance is given in annex B.
used.
During periods of high solar gain, windows may be opened to
When heating is switched off at night, the design internal
increase the ventilation. This is allowed for in the utilization fac-
temperature will apply during the daytime. At night the
tor for the solar gains and should not be allowed for in the
temperature will gradually fall. The rate of fall of temperature
determination of average air change rate.
depends on the transmission and ventilation losses, the thermal
capacity, the external temperature, and the responsiveness of
the heating system, and these factors must be allowed for in
6.2 Internal heat gains and solar gains
determining the appropriate value of Bi. Further guidance on
internal temperatures is given in annex F.
Internal heat gains should include
-
During periods of high solar gain, the internal temperature may
metabolic gains (from people);
rise above the design value. This is allowed for in the utilization
factor for the solar gains, and should not be allowed for in the
- gains to the house from hot water system;
determination of average internal temperature.
- gains to the house from cooking;
-
the power consumption of electrical appliances;
6.5 Accumulated temperature difference
-
the power consumption of artificial lighting.
Accumulated temperature differences, calculated from the dif-
ference between base temperature and mean daily external
All of these vary during the day, but average daily values are
temperature, to the appropriate base temperature are required
appropriate for the present purpose. With the exception of
for each month. A different base temperature will normally ap-
lighting, the average daily values will be relatively constant
ply in each month. Accumulated temperature difference data
throughout the year.
may be calculated; it will form the subject of a future Inter-
national Standard.
Further guidance on internal heat gains is given in annex C.
NOTE - “Accumulated temperature difference” used in this standard
Solar gains should take account of the normally available sun-
is also known as “variable-base degree-days”. Accumulated
shine in the locality concerned, the orientation of the windows,
temperature difference to fixed base, which are tabulated for many
shading, and the solar transmission characteristics of the glaz-
climates (for example to base 20 OC, 18 OC or 15,5 OC), are inap-
ing. Further guidance is given in annex D.
propriate and should not be used.
Solar radiation also affects the heat transmission through walls
A good approximation to the accumulated temperature dif-
and roofs, but this is usually small compared with solar gains
ference can in many cases be obtained from monthly mean
through windows, and for the purposes of this International
external temperatures. Further information is provided in
Standard need not be included.
annex G.
In some climates it is a sufficient approximation to take
6.3 Utilization factor
ATD&) = Iv (& - 8,)
It is not usually appropriate to count the gross internal and solar
gains as useful (in the sense of contributing to reducing the
space heating requirement). This is because during periods of where N is the number of days in the month. This method of
high heat gain, the gains may exceed the instantaneous loss calculation can be adopted on a national basis.
5
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IS0 9164 : 1989 (El
and utilization factors, or reference to the appropriate
7 Report
annexes to this International Standard;
A report giving the space heating requirements obtained in
accordance with this International Standard shall include c) assumptions made in regard to ventilation rates,
occupancy, heating patterns, internal temperatures;
a) a description of the dwelling and its construction;
d) whether the house was treated as one zone or two
b) reference to any International Standards, national stan- zones, and if two zones, the zone division (that is, the
dards or other documents used to obtain climatological data allocation of rooms to each zone) shall be stated.
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SIST ISO 9164:1997
IS0 9164:1989 (E)
Annex A
(normative)
Basis of calculation method
average value of Bi including any period when Bi may be in-
The following analysis applies to a house which is uniformly
creased above the design value (or the value set by a ther-
heated throughout. It can also be applied for other houses
either by using a spatial average for the internal temperature, or mostat), by high solar gain or because 0, is greater than the
by dividing the house into two or more zones and applying the design value of Bi. It is, however, much more convenient to
equations separately to each zone. evaluate both quantities without these complications. Let
H’ be the specific heat loss in the absence of heat gains,
The balance describing the heat interchange between the
that is evaluated using the design value of air change rate,
house and its surroundings may be written as follows:
. . . e; be the average internal temperature assu ming that 0i is
@h + @i + @, = H(Oi - 6,) + d (A.1)
less than or equal to the set point.
always
where
Then
@h is the output from heating system, in watts;
-
= H’ (&I-
8,) - qd(8i + i&j + d ,. (A-5)
&h
@i is the other internal heat gains, in watts;
-
if @h is positive, otherwise @f, = 0.
@, is the solar gains, in watts;
qd is a utilization factor modifying the heat gains. The effect of
H is the specific heat loss, in watts per kelvin;
qd is to include in equation (A.5) only that proportion of the
gains which reduce the space heating requirement, and to ex-
Bi is the internal temperature, in degrees Celsius;
clude the proportion which causes 8i to increase above the set
point, or H to increase above the design value. It is now
Be is the external temperature, in degrees Celsius;
necessary to include explicitly the condition that sj., > 0 since
-
a negative value could result at high values of-e,. It is assumed
A is the rate of heat storage within the structure, in watts;
that the building has sufficient mass so that 0, is not modified
in equation (A.5).
which can be rewritten
The total heating requirement for a month, m, is then
= H(Oi - . . .
8,) - (@i + @,) + L.l (A.2)
@h
Qt,,m = c @ h,pos t ’
Each variable in equations (A.1) and (A.2) represents an instan-
taneous value, as they will all vary continuously with time. The
where
space heating requirement Q, in joules, over any time period is
then given by
t’ is the number of seconds in a day (86 400);
. . . (A.31
Qt, = !@hdt 3 signifies that the summation is made over all days in
h, ws
the mon th having positive values of
@h-
NOTE - In equations (A.2) and (A.3), @, cannot be negative. During
periods of high heat gain either 8i, the ventilation part of H, or d (in
Thus
practice, usually a combination of all three) increase so that equation
(A2) is always satisfied with @,., > 0. - - -
Qt.-, m = t’ C [H’ (Ci’- e,) - qd (8i + @$) + d lpos
. . . tAm6)
I
The instantaneous power balance of equation (A.2) is modified
The next step is to replace the internal temperature and gains in
by the following steps to obtain a monthly balance.
equation (A.6) by the monthly average values. In respect of B/,
it will in any case be a constant for continuous heating. For in-
First it is assumed that equation (A.2) is linear so that the
termittent heating it will vary on a daily basis with Be but since Bi
variables can be replaced by daily average values:
is maintained at a particular value for part of the day, the day-
-
-
-- -
by-day variation of B/will be less than that of Be. It is assumed
= H(8i -
eel - (3i + @,) + A . . . (A.41
@”
that the monthly average value of internal temperature,
calculated from the monthly average value of the external
where a single overlining of variable denotes its daily average.
temperature, can be used.
-
In equation (A.4), H is the average value of H including any
period of time when H may be increased (by opening of win- it is
In respect of gains, assumed that the mo lnthly average
dows, for example) to counteract high solar gain. Bi is the values can be used with the heat storage term d subsumed
7
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SIST ISO 9164:1997
IS0 9164:1989 (E)
factor The base temperature can be visualized as the value of mean
into monthly utilization q,,,. With these assumptions,
daily external temperature above which no space heating will
equa tion (A.61 becomes
be required on that day.
Qh m = t’ C [H’ (Bi - e,) - qm (5, + ~s)lpos
. . . (A.71
I
The summation in equation (A.91 is the accumulation of excess
where a overlining of variables denotes its monthly of base temperature over mean daily external temperature for
each day in the month, that is the accumulated daily mean
average.
temperature difference I) ATD(B,) to base or, defined by
(A strict definition of qrn would be the value of qrn in equation
ATD(eb) = z (eb - i?e)pos
(A.71 such that equations (A.71 and (A.31 give identical results.)
Defining the base temperature eb as
The monthly space heating requirement is then
. . .
I;lm (@i + @$J = t ’ H’ ATD(&) (A. 10)
Qh,rn
e; -
eb = . . . (A.8)
H’
The annual space heating requirement is obtained from sum-
which is constant for a given month, equation (A.71 becomes
mation of the mon
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
9164
Première édition
1989-08-75
Isolation thermique -
Calculs des besoins en
chauffage pour les bâtiments résidentiels
Thermal insula tion
- Calculation of space heating requirements for residential
buildings
Numéro de référence
60 9164 : 1989 (FI
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9164 : 1989 (FI
Sommaire
Page
Avant-propos .
iv
Introduction . V
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives. . 1
3 Définitions et symboles
............................................... 1
4 Considérations générales . 2
5 Méthode de calcul. . 3
5.1 Introduction . 3
5.2 Zones . 3
5.3 Procédédecalcul. 4
6 Facteurs dans les équations. . 4
6.1 Pertes de chaleur dues à la transmission et à la ventilation. . 4
6.2 Gains internes de chaleur et gains solaires . 5
6.3 Facteur d’utilisation. . 5
6.4 Températures intérieures . 5
6.5 Différence de température cumulée . 5
7 Procès-verbal . 6
Annexes
A Base de la méthode de calcul 7
..........................................
B Taux de renouvellement d’air . 9
0 ISO 1989
Droits de reproduction réservés. 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-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO9164:1989(F)
C Gains de chaleur interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
D Gainssolaires. 13
E Facteurs d’utilisation . 17
F Températures intérieures moyennes journalières . 19
G Différence de température cumulée . 21
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 9164 : 1989 (F)
Avant-propos
L’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
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale KEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9164 a été éla borée par le comité tech nique ISO/TC 163,
Isolation thermique.
L’ ‘annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale. Les annexes B à
G sont don nées uniquement à titre d’ information.
IV
---------------------- Page: 4 ----------------------
60 9164 : 1989 (F)
Introduction
Les estimations des besoins en chauffage des bâtiments résidentiels peuvent être utiles
pour plusieurs raisons. Celles-ci comprennent l’évaluation de la conformité aux règle-
ments contenant des objectifs énergétiques déterminant l’effet des mesures de conser-
vation d’énergie possible ou la vérification des mesures qui ont été appliquées, et, sur
une échelle nationale plus large ou internationale, prévoyant les besoins futurs en éner-
gie.
II existe beaucoup de programmes d’ordinateur détaillés et complexes qui simulent
l’échange de chaleur à l’intérieur des bâtiments et avec l’environnement extérieur. II
n’est souvent pas pratique d’employer ces programmes car ils demandent une informa-
tion d’entrée très détaillée. La présente Norme internationale offre un procédé de calcul
relativement simple qui donne des résultats suffisamment fiables pour les fins mention-
nées ci-dessus.
La méthode prévoit les besoins annuels de chauffage. Elle est basée sur les équations
fondamentales de transmission de chaleur où l’on a fait un nombre de suppositions
simplificatrices dont la principale est de remplacer les grandeurs variables par des
moyennes appropriées. Là où les données requises ne peuvent pas être obtenues par
de simples calculs, la présente Norme internationale emploie des données tabulées ou
se rapporte à elles.
---------------------- Page: 5 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 6 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 9164: 1989 (F)
Isolation thermique - Calculs des besoins en chauffage
pour les bâtiments résidentiels
1 Domaine d’application membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
internationales en vigueur à un moment donné.
La présente Norme internationale identifie les termes dans
ISO 6946- 1 : 1986, Isolation thermique - Règles de calcul -
l’équation du bilan thermique et prescrit une méthode de calcul
Partie I : Proprié tés thermiques des composants et éléments de
de l’énergie annuelle requise pour le chauffage des bâtiments
bâtiment en régime stationnaire.
résidentiels. Cette méthode ne peut pas être utilisée pour des
bâtiments spéciaux comme les serres ou vérandas qui com-
ISO 6946-2 1986, Isolation thermique - Règles de calcul -
prennent une utilisation passive de l’énergie solaire.
Partie 2 : Ponts thermiques en forme de poutre rectangulaire en
partie couran te des s truc turcs.
2 Références normatives
ISO 7345 : 1987, Isolation thermique - Grandeurs physiques
et dé finitions.
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
tions valables pour la présente Norme internationale. Au
3 Définitions et symboles
moment de la publication de cette norme, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les par-
ties prenantes des accords fondés sur cette Norme internatio-
Les termes, les symboles et les unités utilisés sont en confor-
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les édi- mité avec I’ISO 7345. Les termes et symboles supplémentaires
tions les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les
suivants sont spécifiques à la présente Norme internationale.
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ISO 9164 : 1989 (FI
Terme et définition Symbole Unité
différence de température cumulée
31 . Somme de la température de base moins la
ATD (0,) OC
(d’une température de base) : température extérieure journalière moyenne, si
positive, pendant tous les jours de la période en
question.
température de base: Température interne moins l’augmentation de la
32 . OC
eb
température causée par des gains internes et
solaires.
température extérieure
33 . OC
4
gains internes : Apport moyen de chaleur au logement venant de w
34 .
@i
sources internes autres que le chauffage.
35 . température intérieure : OC
ei
36 . chauffage annuel requis : Énergie fournie par le chauffage en un an. J, MJ, GJ,
eh
(kWh, MWh)
chauffage mensuel requis : Énergie fournie par le chauffage en un mois.
37 . J, MJ, GJ,
Qh,m
(kWh, MWh)
3.8 gains solaires : Apport moyen de chaleur au logement par le
W
rayonnement solaire.
39 . perte de chaleur spécifique : Perte de chaleur totale du bâtiment (par transmis- H WIK
sion et ventilation) divisée par la différence entre
les températures intérieure et extérieure.
3.10 pas de temps: Pas d’intégration pour l’équation du bilan ther- S
t
mique.
3.11 facteur d’utilisation : Proportion des gains internes et solaires qui con-
tribuent à la réduction du besoin de chauffage.
Facteurs de conversion :
= 0,024 kWh/jour
1w
1 kWh/jour = 41’7 W
1 MJ = 0,278
kWh
1 kWh = 3’6 MJ
les gains solaires;
4 Considérations générales e)
f) les conditions météorologiques - en particulier la tem-
4.1 L’ensemble des facteurs qui contribuent au chauffage
pérature.
comprend
a) les caractéristiques du bâtiment - pertes de chaleur par
4.2 La présente Norme internationale spécifie une méthode
transmission et ventilation (tenant compte de toute récupé-
tenant compte de ces facteurs, et il s’ensuit que des données
ration de chaleur), et la capacité thermique;
pour chacun d’eux sont nécessaires pour les calculs. Dans de
nombreux cas, l’information nécessaire peut être contenue
b) les caractéristiques du système de chauffage - en par-
dans les normes nationales ou autres documents appropriés, et
ticulier les systèmes de contrôle et la capacité de répondre
ceux-ci doivent être employés quand ils sont disponibles. On a
aux changements de la demande en chaleur;
inclus des annexes à la présente Norme internationale, qui don-
nent des valeurs représentatives ou des méthodes pour obtenir
c) les températures intérieures - le niveau de température
requis par l’utilisateur et les variations de ce niveau dans les des valeurs représentatives qui peuvent être employées lorsque
différentes parties du bâtiment et aux différentes périodes l’information nécessaire n’est pas disponible autrement.
de la journée;
La consommation d’énergie varie beaucoup dans les maisons.
d) les gains de chaleur interne autres que ceux du système Ceci peut provenir des variations dans les facteurs mentionnés
des occupants, de la cuisine et de l’eau ci-dessus; en principe, dans la mesure où l’information précise
de chauffage -
chaude, de l’éclairage et des appareils électroménagers; est disponible, le calcul peut être appliqué à une habitation
2
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ISO 9164 : 1989 (FI
partir de la somme des besoins de chauffage de chaque jour du
spécifique. Cependant, on doit noter qu’une grande variation
dans les consommations a été observée dans des groupes de mois, en utilisant les valeurs moyennes des températures jour-
maisons identiques. Ces variations sont attribuables aux diffé- nalières et les valeurs moyennes mensuelles du rayonnement,
c’est-à-dire :
rentes dans les demandes des utilisateurs et à leur mode de vie
(par exemple, températures intérieures, ouverture des
fenêtres). Là où l’on ne connaît pas en détail les besoins de
= C [H(6i - 0,) - qm(@i + @S)]d post ma- (1)
Qh,m
I
l’utilisateur et son mode de vie, les calculs doivent être effec-
tués pour une résidence type.
où
Suivant le but recherché, les calculs peuvent être effectués soit
Qh m est le besoin mensuel de chauffage, en joules;
I
pour une année moyenne en utilisant les données météorologi-
ques pour la localité en question fondées sur la moyenne de
H est la perte de chaleur spécifique, en watts par kelvin;
nombreuses années, ou en prenant une année particulière, et
en se basant sur les données de cette année. Dans le premier
8i est la température intérieure moyenne journalière, en
cas, les calculs seraient appropriés à des fins de prédiction et,
degrés Celsius;
dans le second cas, pour comparer les résultats avec la con-
sommation d’énergie enregistrée.
8, est la température extérieure moyenne journalière, en
degrés Celsius;
La présente Norme internationale donne une méthode pour cal-
culer les besoins de chauffage, les besoins d’énergie à d’autres
est le facteur d’utilisation des gains;
Vrn
fins n’étant pas inclus.
@i sont les gains internes moyens du mois, en watts;
Le bilan énergétique sur lequel est fondée la méthode de calcul
est défini comme comprenant les facteurs suivants :
QS sont les gains solaires moyens du mois, en watts;
a) les pertes dues à la transmission et à la ventilation de
l’intérieur vers l’extérieur; t est le nombre de secondes dans 24 h (86 406);
b) la chaleur nette fournie par l’installation de chauffage
indique qu’il s’agit de tous les jours du mois où
d,ws
(qui est différente de l’énergie consommée lorsque le rende-
l’expression est positive.
ment de conversion est inférieur à l’unité);
NOTE - Dans l’équation (1) on peut supposer que la température
c) les gains nets de chaleur interne, c’est-à-dire la chaleur
intérieure moyenne journalière, Bi, est la même tous les jours du mois,
réellement fournie à la maison par les facteurs mentionnés calculée d’après les températures mensuelles moyennes. Ainsi, c’est
en 4.1 d) qui, en cas d’emploi d’appareils électroménagers seulement 8, qui varie de jour en jour dans l’équation.
comprenant des dispositifs de chauffage d’eau, est un peu
moins élevée que l’entrée d’énergie dans ces dispositifs (la L’équation (1) peut pratiquement se traduire par
différence étant perdue dans les eaux résiduaires);
= H x ATD(eb)
Qh,m
d) les gains solaires nets, ne comprenant ni les pertes ther-
miques causées par une augmentation de la ventilation pen-
où ATD(&) représente la différence de température moyenne
dant les périodes à fort ensoleillement, ni la chaleur causant
jOUrnalière cumulée, de base & pour la localité et le mois en
une élévation de température interne au-dessus de la consi-
question ‘1.
gne.
Le besoin annuel de chauffage est la somme des besoins men-
suels.
5 Méthode de calcul
NOTE - Le procédé ci-dessus donne l’énergie requise des dispositifs
de chauffage. Cela diffère de l’énergie fournie à l’habitation du fait que
. Introduction
51
a) l’efficacité de conversion du dispositif de chauffage peut être
La méthode de calcul est basée sur un bilan thermique du bâti-
autre que l’unité;
ment en régime stationnaire, mais tenant compte de l’effet
b) l’énergie fournie comprend également celle nécessaire pour le
dynamique des gains internes et solaires. Une partie de I’éner-
chauffage d’eau, l’éclairage et les appareils électroménagers.
gie requise pour maintenir une température intérieure donnée
provient des gains internes et solaires. La méthode est utilisée
pour calculer le solde provenant du système de chauffage.
5.2 Zones
La base de la méthode de calcul décrite dans l’annexe A recon-
naît, de jour en jour, les variations de la température extérieure
Lorsque tout le bâtiment est chauffé à la même température, il
et, de mois en mois, les variations du rayonnement solaire est considéré comme une seule zone et le besoin de chauffage
moyen. Le besoin de chauffage pour un mois est calculé à
est obtenu selon 5.3.
Connu aussi comme «degré-jours à base variable».
1)
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ISO 9164 : 1989 (FI
NOTE - La saison de chauffage est définie comme comprenant tous
Si des températures différentes s’appliquent à des parties diffé-
les mois auxquels s’appliquent les conditions suivantes :
rentes du bâtiment, il convient de décider sur une base natio-
nale, que les calculs soient faits
la différence de température cumulée pour la température de
a)
base applicable est supérieure à zéro;
a) avec le bâtiment comme une seule zone, ou
b) les gains internes et solaires brutes ne dépassent pas 2,5 fois la
perte de chaleur, c’est-à-dire
b) avec le bâtiment divisé en deux zones ayant des tempé-
@i + @s Q 2,5 H (6i - 8,)
ratures différentes.
Dans le cas où l’on emploie le calcul d’une seule zone, la tem-
pérature intérieure 0i doit être la moyenne de l’intérieur de la
6 Facteurs dans les équations
maison.
Lorsque des normes nationales existent, celles-ci doivent être
Dans le cas de calcul à deux zones, on doit suivre le procédé 5.3
employées pour obtenir les données requises pour les calculs,
pour chaque zone et ajouter le besoin de chauffage pour cha-
en prenant en considération les cas ci-dessous. S’il n’existe pas
que zone. Dans ce cas la perte de chaleur spécifique, ainsi que
de normes nationales, ou si elles contiennent des informations
les gains internes et solaires doivent être répartis de facon
,
insuffisantes, les données nécessaires peuvent être obtenues à
appropriée entre les zones.
partir des annexes de la présente Norme internationale.
5.3 Procédé de calcul
6.1 Pertes de chaleur dues à la transmission
et à la ventilation
Le besoin annuel de chauffage doit être calculé de la facon sui-
,
vante.
Le paramètre H est donné par
5.3.1 Définir l’enveloppe du bâtiment et calculer la perte spé-
H = HT + Hv
cifique de chaleur, H, en watts par kelvin (voir 6.1).
où
5.3.2 Spécifier la température intérieure, Bi d.
I
HT = CAU+ cm,
5.3.3 Pour chaque mois
dans laquelle
a) calculer la moyenne mensuelle des gains internes et
A est l’aire de l’enveloppe exposée, en mètres carrés;
solaires bruts, @i + Gs (voir 6.2);
d’utilisation qrn pour ces gains
b) déterminer le facteur u est la transmission thermiqu e de 1’ exposée,
oPPe
(voir 6.3); en watts par mètre carré kelvin;
c) pour le chauffage continu, prendre la température
I est la longueur du pont thermique, en mètres;
moyenne intérieure Bi égale à Bi,d; autrement, déterminer la
température moyenne intérieure (voir 6.4);
UI est la transmission thermique linéaire du pont thermi-
que, en watts par mètre kelvin;
d) trouver la température de base &., à partir de la formule :
et
qrn (@i + @SI
eb = 8i -
H
= C@V
WI
e) trouver la différence de température cumulée pour cette
dans laquelle
température de base ATD(&) et pour le climat en question
(voir 6.5);
c est la capacité thermique spécifique de l’air, en joules par
kilogramme kelvin;
f) obtenir le besoin de chauffage mensuel d’après la rela-
tion :
Q est la masse volumique de l’air, en kilogrammes par
mètre cube;
= H x ATD(B&
Qtvn
NOTE - Tout système d’unités approprié peut être employé dans
v est le débit d’air frais, en mètres cubes par seconde.
l’expression ci-dessus pour Q.,,, . Avec H exprimé en watts par kelvin,
ATD(0t-J exprimé en kelvin-jours doit être multiplié par 86 400 pour
obtenir Qh,m en joules.
6.1.1 Pertes dues à la transmission
Les valeurs simples du coefficient de transmission thermique
5.3.4 Pour obtenir le besoin annuel de chauffage, Qh, on doit
U peuvent être calculées selon les méthodes données dans
calculer la somme des besoins de chauffage pour chaque mois
I’ISO 6946-l. Pour d’autres valeurs, une norme nationale perti-
pendant la saison de chauffage :
nente devrait être employée pour calculer les valeurs de U afin
d’obtenir des valeurs adéquates à partir des données tabulées.
Qh = c Qh,rn
4
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 9164 : 1989 (FI
Les effets des ponts thermiques doivent être inclus dans les 6.3 Facteur d’utilisation
structures qui en contiennent. Le coefficient linéique UI pour
des ponts thermiques en forme de poutre peut être calculé Normalement, il n’est pas approprié de considérer les gains
internes et solaires bruts comme utiles (dans le sens de leur
selon les méthodes données dans I’ISO 6946-2.
contribution à la réduction des besoins de chauffage).
Les valeurs effectives de U pour les sols peuvent être
Les raisons en sont les suivantes : pendant les périodes de
employées dans des climats où la saison de chauffage est suffi-
gains élevés de chaleur, les gains peuvent dépasser le taux de
samment longue (c’est-à-dire plusieurs mois de l’année) de
perte instantané ou peuvent être recus pendant des périodes où
sorte qu’il est raisonnable de faire l’approximation du régime
le chauffage n’est pas nécessaire. ‘Pour cette raison, les gains
stationnaire. Dans ces cas-là peuvent apparaître de grandes
internes et solaires doivent être réduits par un facteur d’utilisa-
erreurs près du début ou de la fin de la saison de chauffage
tion dont la grandeur dépend des valeurs relatives des gains et
mais, pendant ces périodes, les pertes sont minimes comparées
des pertes, et de la masse thermique du bâtiment. L’annexe E
au total annuel.
fournit plus d’information sur les facteurs d’utilisation.
6.1.2 Pertes dues à la ventilation
6.4 Températures intérieures
Les taux de ventilation varient avec la vitesse et la direction du
La valeur de la température intérieure 8i nécessaire pour le cal-
vent, et avec les différences de température. II est nécessaire
cul est une moyenne de la maison ou, dans le cas d’un calcul à
d’obtenir une valeur moyenne appropriée. Là où il y a une récu-
deux zones, d’une zone (où toute la maison ou la zone n’a pas
pération de chaleur sur l’air vicié, on devrait en tenir compte en
une température uniforme), et elle est également une moyenne
déterminant les pertes de chaleur dues à la ventilation.
temporelle pour chaque mois (là où la température intérieure
L’annexe B fournit plus d’information à ce sujet.
n’est pas constante, c’est-à-dire lorsque le chauffage ne fonc-
tionne pas de manière continue).
Pendant les périodes de gains solaires élevés, les fenêtres peu-
vent être ouvertes pour augmenter la ventilation. Ce fait doit
Lorsque le chauffage fonction ne pendant 24 h, la température
être pris en compte dans le facteur d’utilisation des gains solai-
de consigne est employée.
res et l’on ne devrait pas en tenir compte dans la détermination
du taux moyen de ventilation.
Lorsque le chauffage ne fonctionne pas pendant la nuit, la tem-
pérature de consigne aura cours pendant la journée. Pendant la
. Gains internes de chaleur et gains solaires nuit, la température baissera graduellement. Le taux de la
62
baisse de température dépend des pertes dues à la transmission
Les gains internes de chaleur devraient comprendre et à la ventilation, de la capacité thermique, de la température
extérieure et de la vitesse de réponse du système de chauffage,
-
les gains métaboliques (de personnes);
et l’on doit tenir compte de ces facteurs en déterminant la
valeur appropriée de 0i. L’annexe F fournit plus d’information
les gains venant du système de chauffage d’eau;
sur les températures intérieures.
-
les gains venant de la cuisine;
Pendant les périodes de gains solaires élevés, la température
intérieure peut monter au-dessus de la valeur de consigne. Ce
- la consommation d’énergie des appareils électroména-
fait doit être pris en compte dans le facteur d’utilisation des
gers;
gains solaires et l’on ne devrait pas en tenir compte dans la
détermination de la température intérieure moyenne.
la consommation d’énergie de l’éclairage artificiel.
Tous ces facteurs varient pendant la journée, mais des valeurs 6.5 Différence de température cumulée
journalières moyennes sont appropriées pour les besoins de la
Les différences de température cumulées, calculées à partir de
présente méthode. À l’exception de l’éclairage, les valeurs
la différence entre la température de base et la température
moyennes journalières resteront relativement constantes
extérieure moyenne, à la température appropriée de base, sont
durant toute l’année.
nécessaires pour chaque mois. Une température de base diffé-
rente sera normalement appliquée chaque mois. Les données
L’annexe C fournit plus d’information sur les gains internes de
de la différence de température cumulée peuvent être calcu-
chaleur.
lées; elles feront l’objet d’une Norme internationale ultérieure.
Les gains solaires doivent tenir compte de l’ensoleillement nor-
NOTE - La «différence de température cumulée» employée dans la
malement présent dans la localité en question, de l’orientation
présente Norme internationale est aussi connue comme «degré-jours
des fenêtres, de l’ombre et des caractéristiques de la transmis-
de base variable». La différence de température cumulée à une base
sion solaire à travers les vitres. L’annexe D fournit plus d’infor-
fixe, qui est cataloguée pour de nombreux climats (par exemple à la
mation sur ce sujet.
base de 20 OC, 18 OC ou 15,5 OC) n’est pas appropriée et ne devrait pas
être employée.
Le rayonnement solaire affecte aussi la transmission thermique
à travers les murs et le toit, mais il est normalement peu élevé
Dans beaucoup de cas on peut obtenir une bonne approxima-
comparé aux gains solaires à travers les fenêtres, et pour les
tion de la différence de température cumulée à partir des tem-
besoins de la présente Norme internationale, on n’en tiendra
pératures moyennes extérieures mensuelles. L’annexe G fournit
pas compte.
plus d’information sur ce sujet.
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ISO 9164 : 1989 (FI
Dans certains climats, une approximation suffisante est a) une description de la demeure et de sa construction;
b) une référence à toute Norme internationale, norme
nationale ou tout autre document utilisés pour obtenir des
où Iv est le nombre de jour du mois. données climatologiques et des facteurs d’utilisation, ou
une référence aux annexes appropriées de la présente
Cette méthode de calcul peut être adoptée sur une Norme internationale;
nale.
c) des suppositions faites concernant les taux de ventila-
tion, l’occupation, les modes de chauffage, les températu-
res internes;
7 Rapport d’essai
d)
une information spécifiant si la maison a été considérée
Un rapport d’essai qui donne le besoin annuel de chauffage comme une ou deux zones et, en cas de deux zones, la divi-
obtenu conformément à la présente Norme internationale doit sion par zone (c’est-à-dire l’allocation des chambres dans
comprendre : chaque zone).
.
6
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ISO 9164 : 1989 (FI
Annexe A
(normative)
Base de la méthode de calcul
L’analyse suivante se rapporte à une bâtiment qui est uniformé- Dans l’équation (A.41, Hest la valeur moyenne de H, y compris
toute durée pendant laquelle H peut être augmentée (en
ment chauffé. Elle peut aussi se rapporter à d’autres bâtiments
soit en employant une température intérieure moyenne, soit en ouvrant les fenêtres, par exemple) pour neutraliser un gain
solaire élevé. 6 est la valeur moyenne de 8i, y compris toute
divisant le bâtiment en deux ou plusieurs zones et en appliquant
les équations séparément à chaque zone. durée pendant laquelle 8i peut être augmentée au-delà de la
valeur de calcul (ou la valeur déterminée par le thermostat), par
un gain solaire élevé ou parce que 8, est plus grande que la
Le bilan qui décrit l’échange de chaleur entre le bâtiment et son
valeur de calcul de 8i. II est cependant plus pratique d’évaluer
environnement peut être formulé de la manière suivante:
ces deux grandeurs sans ces complications. Soit
@h + @i + d& = H@i - 8,) + Ll . . .
(A.1)
H’ la perte de chaleur spécifique en l’absence de gains de
chaleur, c’est-à-dire évaluée en employant la valeur de cal-
où
cul du taux d’échange d’air;
@h est le flux de chaleur fournie, en watts;
8i’ la température intérieure moyenne en supposant que
est toujours inférieure ou égale à la valeu r de consigne.
@i sont les autres gains de chaleur interne, en watts;
Alors
Gs sont les gains solaires, en watts;
. . . (A-5)
H est la perte de chaleur spécifique, en watts par kelvin;
si @h est positif; autrement $h = 6.
Bi est la température intérieure, en degrés Celsius;
f?d est un facteur d’utilisation modifiant les gains de chaleur.
0, est la température extérieure, en degrés Celsius;
L’effet de qd est d’inclure dans l’équation (A.51 seulement la
part des gains qui réduit les besoins de chauffage et d’exclure
A est le flux de chaleur cumulée à l’intérieur de la struc-
la part qui provoque l’augmentation de 0i au-dessus du point
ture, en watts.
de consigne, ou de H au-dessus de la valeur de calcul. II est
maintenant nécessaire d’inclure explicitement la condition que
L’équation ci-dessus peut être écrite de la manière suivante : &-, > 0, puisqu’une valeur négative peut résulter des valeurs
élevées de &. On suppose que le bâtiment a une masse suffi-
-
sante et qu’ainsi 8, n’est pas modifié dans l’équation (A.5).
@h = H(Bi - e,) - (@i + @,) + A . . . (A.21
Le besoin total de chauffage pour un mois, m, est donc
Chaque variable dans les équations (A.11 et (A.2) représente
-
une valeur instantanée, puisqu’elles vont varier continuellement
Qh,rn = c @ h,pos t ’
avec le temps. Les besoins de chauffage Q, en joules, pendant
toute durée sont ainsi exprimés par
où
. . .
(A.31 t’ est le nombre de secondes dans une journée (86 406);
Qh = !@hdt
NOTE - Dans les équations (A.2) and (A.3), @h ne peut pas être
négatif. Pendant les périodes de gain de chaleur élevé, Bi, la part de
ventilation de H ou d (en pratique, une combinaison de tous les trois)
augmente et ainsi l’équation (A.2) est toujours satisfaite avec @h > 0.
Le bilan thermique instantané de l’équation (A.2) est modifié
par les étapes suivantes pour obtenir un bilan mensuel.
D’abord on suppose que l’équation (A.2) est linéaire, de sorte
que les variables peuvent être remplacées par des valeurs
moyennes journalières :
--
= H(Oi - s,) - (Si + @,) + d . . .
(A.41
3”
où toute variable avec un trait au-dessus dénote sa moyenne
journalière.
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 9164 : 1989 (FI
qui est const
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
9164
Première édition
1989-08-75
Isolation thermique -
Calculs des besoins en
chauffage pour les bâtiments résidentiels
Thermal insula tion
- Calculation of space heating requirements for residential
buildings
Numéro de référence
60 9164 : 1989 (FI
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9164 : 1989 (FI
Sommaire
Page
Avant-propos .
iv
Introduction . V
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives. . 1
3 Définitions et symboles
............................................... 1
4 Considérations générales . 2
5 Méthode de calcul. . 3
5.1 Introduction . 3
5.2 Zones . 3
5.3 Procédédecalcul. 4
6 Facteurs dans les équations. . 4
6.1 Pertes de chaleur dues à la transmission et à la ventilation. . 4
6.2 Gains internes de chaleur et gains solaires . 5
6.3 Facteur d’utilisation. . 5
6.4 Températures intérieures . 5
6.5 Différence de température cumulée . 5
7 Procès-verbal . 6
Annexes
A Base de la méthode de calcul 7
..........................................
B Taux de renouvellement d’air . 9
0 ISO 1989
Droits de reproduction réservés. 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-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO9164:1989(F)
C Gains de chaleur interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
D Gainssolaires. 13
E Facteurs d’utilisation . 17
F Températures intérieures moyennes journalières . 19
G Différence de température cumulée . 21
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 9164 : 1989 (F)
Avant-propos
L’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
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale KEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9164 a été éla borée par le comité tech nique ISO/TC 163,
Isolation thermique.
L’ ‘annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale. Les annexes B à
G sont don nées uniquement à titre d’ information.
IV
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60 9164 : 1989 (F)
Introduction
Les estimations des besoins en chauffage des bâtiments résidentiels peuvent être utiles
pour plusieurs raisons. Celles-ci comprennent l’évaluation de la conformité aux règle-
ments contenant des objectifs énergétiques déterminant l’effet des mesures de conser-
vation d’énergie possible ou la vérification des mesures qui ont été appliquées, et, sur
une échelle nationale plus large ou internationale, prévoyant les besoins futurs en éner-
gie.
II existe beaucoup de programmes d’ordinateur détaillés et complexes qui simulent
l’échange de chaleur à l’intérieur des bâtiments et avec l’environnement extérieur. II
n’est souvent pas pratique d’employer ces programmes car ils demandent une informa-
tion d’entrée très détaillée. La présente Norme internationale offre un procédé de calcul
relativement simple qui donne des résultats suffisamment fiables pour les fins mention-
nées ci-dessus.
La méthode prévoit les besoins annuels de chauffage. Elle est basée sur les équations
fondamentales de transmission de chaleur où l’on a fait un nombre de suppositions
simplificatrices dont la principale est de remplacer les grandeurs variables par des
moyennes appropriées. Là où les données requises ne peuvent pas être obtenues par
de simples calculs, la présente Norme internationale emploie des données tabulées ou
se rapporte à elles.
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Page blanche
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NORME INTERNATIONALE ISO 9164: 1989 (F)
Isolation thermique - Calculs des besoins en chauffage
pour les bâtiments résidentiels
1 Domaine d’application membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
internationales en vigueur à un moment donné.
La présente Norme internationale identifie les termes dans
ISO 6946- 1 : 1986, Isolation thermique - Règles de calcul -
l’équation du bilan thermique et prescrit une méthode de calcul
Partie I : Proprié tés thermiques des composants et éléments de
de l’énergie annuelle requise pour le chauffage des bâtiments
bâtiment en régime stationnaire.
résidentiels. Cette méthode ne peut pas être utilisée pour des
bâtiments spéciaux comme les serres ou vérandas qui com-
ISO 6946-2 1986, Isolation thermique - Règles de calcul -
prennent une utilisation passive de l’énergie solaire.
Partie 2 : Ponts thermiques en forme de poutre rectangulaire en
partie couran te des s truc turcs.
2 Références normatives
ISO 7345 : 1987, Isolation thermique - Grandeurs physiques
et dé finitions.
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
tions valables pour la présente Norme internationale. Au
3 Définitions et symboles
moment de la publication de cette norme, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les par-
ties prenantes des accords fondés sur cette Norme internatio-
Les termes, les symboles et les unités utilisés sont en confor-
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les édi- mité avec I’ISO 7345. Les termes et symboles supplémentaires
tions les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les
suivants sont spécifiques à la présente Norme internationale.
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ISO 9164 : 1989 (FI
Terme et définition Symbole Unité
différence de température cumulée
31 . Somme de la température de base moins la
ATD (0,) OC
(d’une température de base) : température extérieure journalière moyenne, si
positive, pendant tous les jours de la période en
question.
température de base: Température interne moins l’augmentation de la
32 . OC
eb
température causée par des gains internes et
solaires.
température extérieure
33 . OC
4
gains internes : Apport moyen de chaleur au logement venant de w
34 .
@i
sources internes autres que le chauffage.
35 . température intérieure : OC
ei
36 . chauffage annuel requis : Énergie fournie par le chauffage en un an. J, MJ, GJ,
eh
(kWh, MWh)
chauffage mensuel requis : Énergie fournie par le chauffage en un mois.
37 . J, MJ, GJ,
Qh,m
(kWh, MWh)
3.8 gains solaires : Apport moyen de chaleur au logement par le
W
rayonnement solaire.
39 . perte de chaleur spécifique : Perte de chaleur totale du bâtiment (par transmis- H WIK
sion et ventilation) divisée par la différence entre
les températures intérieure et extérieure.
3.10 pas de temps: Pas d’intégration pour l’équation du bilan ther- S
t
mique.
3.11 facteur d’utilisation : Proportion des gains internes et solaires qui con-
tribuent à la réduction du besoin de chauffage.
Facteurs de conversion :
= 0,024 kWh/jour
1w
1 kWh/jour = 41’7 W
1 MJ = 0,278
kWh
1 kWh = 3’6 MJ
les gains solaires;
4 Considérations générales e)
f) les conditions météorologiques - en particulier la tem-
4.1 L’ensemble des facteurs qui contribuent au chauffage
pérature.
comprend
a) les caractéristiques du bâtiment - pertes de chaleur par
4.2 La présente Norme internationale spécifie une méthode
transmission et ventilation (tenant compte de toute récupé-
tenant compte de ces facteurs, et il s’ensuit que des données
ration de chaleur), et la capacité thermique;
pour chacun d’eux sont nécessaires pour les calculs. Dans de
nombreux cas, l’information nécessaire peut être contenue
b) les caractéristiques du système de chauffage - en par-
dans les normes nationales ou autres documents appropriés, et
ticulier les systèmes de contrôle et la capacité de répondre
ceux-ci doivent être employés quand ils sont disponibles. On a
aux changements de la demande en chaleur;
inclus des annexes à la présente Norme internationale, qui don-
nent des valeurs représentatives ou des méthodes pour obtenir
c) les températures intérieures - le niveau de température
requis par l’utilisateur et les variations de ce niveau dans les des valeurs représentatives qui peuvent être employées lorsque
différentes parties du bâtiment et aux différentes périodes l’information nécessaire n’est pas disponible autrement.
de la journée;
La consommation d’énergie varie beaucoup dans les maisons.
d) les gains de chaleur interne autres que ceux du système Ceci peut provenir des variations dans les facteurs mentionnés
des occupants, de la cuisine et de l’eau ci-dessus; en principe, dans la mesure où l’information précise
de chauffage -
chaude, de l’éclairage et des appareils électroménagers; est disponible, le calcul peut être appliqué à une habitation
2
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ISO 9164 : 1989 (FI
partir de la somme des besoins de chauffage de chaque jour du
spécifique. Cependant, on doit noter qu’une grande variation
dans les consommations a été observée dans des groupes de mois, en utilisant les valeurs moyennes des températures jour-
maisons identiques. Ces variations sont attribuables aux diffé- nalières et les valeurs moyennes mensuelles du rayonnement,
c’est-à-dire :
rentes dans les demandes des utilisateurs et à leur mode de vie
(par exemple, températures intérieures, ouverture des
fenêtres). Là où l’on ne connaît pas en détail les besoins de
= C [H(6i - 0,) - qm(@i + @S)]d post ma- (1)
Qh,m
I
l’utilisateur et son mode de vie, les calculs doivent être effec-
tués pour une résidence type.
où
Suivant le but recherché, les calculs peuvent être effectués soit
Qh m est le besoin mensuel de chauffage, en joules;
I
pour une année moyenne en utilisant les données météorologi-
ques pour la localité en question fondées sur la moyenne de
H est la perte de chaleur spécifique, en watts par kelvin;
nombreuses années, ou en prenant une année particulière, et
en se basant sur les données de cette année. Dans le premier
8i est la température intérieure moyenne journalière, en
cas, les calculs seraient appropriés à des fins de prédiction et,
degrés Celsius;
dans le second cas, pour comparer les résultats avec la con-
sommation d’énergie enregistrée.
8, est la température extérieure moyenne journalière, en
degrés Celsius;
La présente Norme internationale donne une méthode pour cal-
culer les besoins de chauffage, les besoins d’énergie à d’autres
est le facteur d’utilisation des gains;
Vrn
fins n’étant pas inclus.
@i sont les gains internes moyens du mois, en watts;
Le bilan énergétique sur lequel est fondée la méthode de calcul
est défini comme comprenant les facteurs suivants :
QS sont les gains solaires moyens du mois, en watts;
a) les pertes dues à la transmission et à la ventilation de
l’intérieur vers l’extérieur; t est le nombre de secondes dans 24 h (86 406);
b) la chaleur nette fournie par l’installation de chauffage
indique qu’il s’agit de tous les jours du mois où
d,ws
(qui est différente de l’énergie consommée lorsque le rende-
l’expression est positive.
ment de conversion est inférieur à l’unité);
NOTE - Dans l’équation (1) on peut supposer que la température
c) les gains nets de chaleur interne, c’est-à-dire la chaleur
intérieure moyenne journalière, Bi, est la même tous les jours du mois,
réellement fournie à la maison par les facteurs mentionnés calculée d’après les températures mensuelles moyennes. Ainsi, c’est
en 4.1 d) qui, en cas d’emploi d’appareils électroménagers seulement 8, qui varie de jour en jour dans l’équation.
comprenant des dispositifs de chauffage d’eau, est un peu
moins élevée que l’entrée d’énergie dans ces dispositifs (la L’équation (1) peut pratiquement se traduire par
différence étant perdue dans les eaux résiduaires);
= H x ATD(eb)
Qh,m
d) les gains solaires nets, ne comprenant ni les pertes ther-
miques causées par une augmentation de la ventilation pen-
où ATD(&) représente la différence de température moyenne
dant les périodes à fort ensoleillement, ni la chaleur causant
jOUrnalière cumulée, de base & pour la localité et le mois en
une élévation de température interne au-dessus de la consi-
question ‘1.
gne.
Le besoin annuel de chauffage est la somme des besoins men-
suels.
5 Méthode de calcul
NOTE - Le procédé ci-dessus donne l’énergie requise des dispositifs
de chauffage. Cela diffère de l’énergie fournie à l’habitation du fait que
. Introduction
51
a) l’efficacité de conversion du dispositif de chauffage peut être
La méthode de calcul est basée sur un bilan thermique du bâti-
autre que l’unité;
ment en régime stationnaire, mais tenant compte de l’effet
b) l’énergie fournie comprend également celle nécessaire pour le
dynamique des gains internes et solaires. Une partie de I’éner-
chauffage d’eau, l’éclairage et les appareils électroménagers.
gie requise pour maintenir une température intérieure donnée
provient des gains internes et solaires. La méthode est utilisée
pour calculer le solde provenant du système de chauffage.
5.2 Zones
La base de la méthode de calcul décrite dans l’annexe A recon-
naît, de jour en jour, les variations de la température extérieure
Lorsque tout le bâtiment est chauffé à la même température, il
et, de mois en mois, les variations du rayonnement solaire est considéré comme une seule zone et le besoin de chauffage
moyen. Le besoin de chauffage pour un mois est calculé à
est obtenu selon 5.3.
Connu aussi comme «degré-jours à base variable».
1)
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ISO 9164 : 1989 (FI
NOTE - La saison de chauffage est définie comme comprenant tous
Si des températures différentes s’appliquent à des parties diffé-
les mois auxquels s’appliquent les conditions suivantes :
rentes du bâtiment, il convient de décider sur une base natio-
nale, que les calculs soient faits
la différence de température cumulée pour la température de
a)
base applicable est supérieure à zéro;
a) avec le bâtiment comme une seule zone, ou
b) les gains internes et solaires brutes ne dépassent pas 2,5 fois la
perte de chaleur, c’est-à-dire
b) avec le bâtiment divisé en deux zones ayant des tempé-
@i + @s Q 2,5 H (6i - 8,)
ratures différentes.
Dans le cas où l’on emploie le calcul d’une seule zone, la tem-
pérature intérieure 0i doit être la moyenne de l’intérieur de la
6 Facteurs dans les équations
maison.
Lorsque des normes nationales existent, celles-ci doivent être
Dans le cas de calcul à deux zones, on doit suivre le procédé 5.3
employées pour obtenir les données requises pour les calculs,
pour chaque zone et ajouter le besoin de chauffage pour cha-
en prenant en considération les cas ci-dessous. S’il n’existe pas
que zone. Dans ce cas la perte de chaleur spécifique, ainsi que
de normes nationales, ou si elles contiennent des informations
les gains internes et solaires doivent être répartis de facon
,
insuffisantes, les données nécessaires peuvent être obtenues à
appropriée entre les zones.
partir des annexes de la présente Norme internationale.
5.3 Procédé de calcul
6.1 Pertes de chaleur dues à la transmission
et à la ventilation
Le besoin annuel de chauffage doit être calculé de la facon sui-
,
vante.
Le paramètre H est donné par
5.3.1 Définir l’enveloppe du bâtiment et calculer la perte spé-
H = HT + Hv
cifique de chaleur, H, en watts par kelvin (voir 6.1).
où
5.3.2 Spécifier la température intérieure, Bi d.
I
HT = CAU+ cm,
5.3.3 Pour chaque mois
dans laquelle
a) calculer la moyenne mensuelle des gains internes et
A est l’aire de l’enveloppe exposée, en mètres carrés;
solaires bruts, @i + Gs (voir 6.2);
d’utilisation qrn pour ces gains
b) déterminer le facteur u est la transmission thermiqu e de 1’ exposée,
oPPe
(voir 6.3); en watts par mètre carré kelvin;
c) pour le chauffage continu, prendre la température
I est la longueur du pont thermique, en mètres;
moyenne intérieure Bi égale à Bi,d; autrement, déterminer la
température moyenne intérieure (voir 6.4);
UI est la transmission thermique linéaire du pont thermi-
que, en watts par mètre kelvin;
d) trouver la température de base &., à partir de la formule :
et
qrn (@i + @SI
eb = 8i -
H
= C@V
WI
e) trouver la différence de température cumulée pour cette
dans laquelle
température de base ATD(&) et pour le climat en question
(voir 6.5);
c est la capacité thermique spécifique de l’air, en joules par
kilogramme kelvin;
f) obtenir le besoin de chauffage mensuel d’après la rela-
tion :
Q est la masse volumique de l’air, en kilogrammes par
mètre cube;
= H x ATD(B&
Qtvn
NOTE - Tout système d’unités approprié peut être employé dans
v est le débit d’air frais, en mètres cubes par seconde.
l’expression ci-dessus pour Q.,,, . Avec H exprimé en watts par kelvin,
ATD(0t-J exprimé en kelvin-jours doit être multiplié par 86 400 pour
obtenir Qh,m en joules.
6.1.1 Pertes dues à la transmission
Les valeurs simples du coefficient de transmission thermique
5.3.4 Pour obtenir le besoin annuel de chauffage, Qh, on doit
U peuvent être calculées selon les méthodes données dans
calculer la somme des besoins de chauffage pour chaque mois
I’ISO 6946-l. Pour d’autres valeurs, une norme nationale perti-
pendant la saison de chauffage :
nente devrait être employée pour calculer les valeurs de U afin
d’obtenir des valeurs adéquates à partir des données tabulées.
Qh = c Qh,rn
4
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ISO 9164 : 1989 (FI
Les effets des ponts thermiques doivent être inclus dans les 6.3 Facteur d’utilisation
structures qui en contiennent. Le coefficient linéique UI pour
des ponts thermiques en forme de poutre peut être calculé Normalement, il n’est pas approprié de considérer les gains
internes et solaires bruts comme utiles (dans le sens de leur
selon les méthodes données dans I’ISO 6946-2.
contribution à la réduction des besoins de chauffage).
Les valeurs effectives de U pour les sols peuvent être
Les raisons en sont les suivantes : pendant les périodes de
employées dans des climats où la saison de chauffage est suffi-
gains élevés de chaleur, les gains peuvent dépasser le taux de
samment longue (c’est-à-dire plusieurs mois de l’année) de
perte instantané ou peuvent être recus pendant des périodes où
sorte qu’il est raisonnable de faire l’approximation du régime
le chauffage n’est pas nécessaire. ‘Pour cette raison, les gains
stationnaire. Dans ces cas-là peuvent apparaître de grandes
internes et solaires doivent être réduits par un facteur d’utilisa-
erreurs près du début ou de la fin de la saison de chauffage
tion dont la grandeur dépend des valeurs relatives des gains et
mais, pendant ces périodes, les pertes sont minimes comparées
des pertes, et de la masse thermique du bâtiment. L’annexe E
au total annuel.
fournit plus d’information sur les facteurs d’utilisation.
6.1.2 Pertes dues à la ventilation
6.4 Températures intérieures
Les taux de ventilation varient avec la vitesse et la direction du
La valeur de la température intérieure 8i nécessaire pour le cal-
vent, et avec les différences de température. II est nécessaire
cul est une moyenne de la maison ou, dans le cas d’un calcul à
d’obtenir une valeur moyenne appropriée. Là où il y a une récu-
deux zones, d’une zone (où toute la maison ou la zone n’a pas
pération de chaleur sur l’air vicié, on devrait en tenir compte en
une température uniforme), et elle est également une moyenne
déterminant les pertes de chaleur dues à la ventilation.
temporelle pour chaque mois (là où la température intérieure
L’annexe B fournit plus d’information à ce sujet.
n’est pas constante, c’est-à-dire lorsque le chauffage ne fonc-
tionne pas de manière continue).
Pendant les périodes de gains solaires élevés, les fenêtres peu-
vent être ouvertes pour augmenter la ventilation. Ce fait doit
Lorsque le chauffage fonction ne pendant 24 h, la température
être pris en compte dans le facteur d’utilisation des gains solai-
de consigne est employée.
res et l’on ne devrait pas en tenir compte dans la détermination
du taux moyen de ventilation.
Lorsque le chauffage ne fonctionne pas pendant la nuit, la tem-
pérature de consigne aura cours pendant la journée. Pendant la
. Gains internes de chaleur et gains solaires nuit, la température baissera graduellement. Le taux de la
62
baisse de température dépend des pertes dues à la transmission
Les gains internes de chaleur devraient comprendre et à la ventilation, de la capacité thermique, de la température
extérieure et de la vitesse de réponse du système de chauffage,
-
les gains métaboliques (de personnes);
et l’on doit tenir compte de ces facteurs en déterminant la
valeur appropriée de 0i. L’annexe F fournit plus d’information
les gains venant du système de chauffage d’eau;
sur les températures intérieures.
-
les gains venant de la cuisine;
Pendant les périodes de gains solaires élevés, la température
intérieure peut monter au-dessus de la valeur de consigne. Ce
- la consommation d’énergie des appareils électroména-
fait doit être pris en compte dans le facteur d’utilisation des
gers;
gains solaires et l’on ne devrait pas en tenir compte dans la
détermination de la température intérieure moyenne.
la consommation d’énergie de l’éclairage artificiel.
Tous ces facteurs varient pendant la journée, mais des valeurs 6.5 Différence de température cumulée
journalières moyennes sont appropriées pour les besoins de la
Les différences de température cumulées, calculées à partir de
présente méthode. À l’exception de l’éclairage, les valeurs
la différence entre la température de base et la température
moyennes journalières resteront relativement constantes
extérieure moyenne, à la température appropriée de base, sont
durant toute l’année.
nécessaires pour chaque mois. Une température de base diffé-
rente sera normalement appliquée chaque mois. Les données
L’annexe C fournit plus d’information sur les gains internes de
de la différence de température cumulée peuvent être calcu-
chaleur.
lées; elles feront l’objet d’une Norme internationale ultérieure.
Les gains solaires doivent tenir compte de l’ensoleillement nor-
NOTE - La «différence de température cumulée» employée dans la
malement présent dans la localité en question, de l’orientation
présente Norme internationale est aussi connue comme «degré-jours
des fenêtres, de l’ombre et des caractéristiques de la transmis-
de base variable». La différence de température cumulée à une base
sion solaire à travers les vitres. L’annexe D fournit plus d’infor-
fixe, qui est cataloguée pour de nombreux climats (par exemple à la
mation sur ce sujet.
base de 20 OC, 18 OC ou 15,5 OC) n’est pas appropriée et ne devrait pas
être employée.
Le rayonnement solaire affecte aussi la transmission thermique
à travers les murs et le toit, mais il est normalement peu élevé
Dans beaucoup de cas on peut obtenir une bonne approxima-
comparé aux gains solaires à travers les fenêtres, et pour les
tion de la différence de température cumulée à partir des tem-
besoins de la présente Norme internationale, on n’en tiendra
pératures moyennes extérieures mensuelles. L’annexe G fournit
pas compte.
plus d’information sur ce sujet.
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ISO 9164 : 1989 (FI
Dans certains climats, une approximation suffisante est a) une description de la demeure et de sa construction;
b) une référence à toute Norme internationale, norme
nationale ou tout autre document utilisés pour obtenir des
où Iv est le nombre de jour du mois. données climatologiques et des facteurs d’utilisation, ou
une référence aux annexes appropriées de la présente
Cette méthode de calcul peut être adoptée sur une Norme internationale;
nale.
c) des suppositions faites concernant les taux de ventila-
tion, l’occupation, les modes de chauffage, les températu-
res internes;
7 Rapport d’essai
d)
une information spécifiant si la maison a été considérée
Un rapport d’essai qui donne le besoin annuel de chauffage comme une ou deux zones et, en cas de deux zones, la divi-
obtenu conformément à la présente Norme internationale doit sion par zone (c’est-à-dire l’allocation des chambres dans
comprendre : chaque zone).
.
6
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ISO 9164 : 1989 (FI
Annexe A
(normative)
Base de la méthode de calcul
L’analyse suivante se rapporte à une bâtiment qui est uniformé- Dans l’équation (A.41, Hest la valeur moyenne de H, y compris
toute durée pendant laquelle H peut être augmentée (en
ment chauffé. Elle peut aussi se rapporter à d’autres bâtiments
soit en employant une température intérieure moyenne, soit en ouvrant les fenêtres, par exemple) pour neutraliser un gain
solaire élevé. 6 est la valeur moyenne de 8i, y compris toute
divisant le bâtiment en deux ou plusieurs zones et en appliquant
les équations séparément à chaque zone. durée pendant laquelle 8i peut être augmentée au-delà de la
valeur de calcul (ou la valeur déterminée par le thermostat), par
un gain solaire élevé ou parce que 8, est plus grande que la
Le bilan qui décrit l’échange de chaleur entre le bâtiment et son
valeur de calcul de 8i. II est cependant plus pratique d’évaluer
environnement peut être formulé de la manière suivante:
ces deux grandeurs sans ces complications. Soit
@h + @i + d& = H@i - 8,) + Ll . . .
(A.1)
H’ la perte de chaleur spécifique en l’absence de gains de
chaleur, c’est-à-dire évaluée en employant la valeur de cal-
où
cul du taux d’échange d’air;
@h est le flux de chaleur fournie, en watts;
8i’ la température intérieure moyenne en supposant que
est toujours inférieure ou égale à la valeu r de consigne.
@i sont les autres gains de chaleur interne, en watts;
Alors
Gs sont les gains solaires, en watts;
. . . (A-5)
H est la perte de chaleur spécifique, en watts par kelvin;
si @h est positif; autrement $h = 6.
Bi est la température intérieure, en degrés Celsius;
f?d est un facteur d’utilisation modifiant les gains de chaleur.
0, est la température extérieure, en degrés Celsius;
L’effet de qd est d’inclure dans l’équation (A.51 seulement la
part des gains qui réduit les besoins de chauffage et d’exclure
A est le flux de chaleur cumulée à l’intérieur de la struc-
la part qui provoque l’augmentation de 0i au-dessus du point
ture, en watts.
de consigne, ou de H au-dessus de la valeur de calcul. II est
maintenant nécessaire d’inclure explicitement la condition que
L’équation ci-dessus peut être écrite de la manière suivante : &-, > 0, puisqu’une valeur négative peut résulter des valeurs
élevées de &. On suppose que le bâtiment a une masse suffi-
-
sante et qu’ainsi 8, n’est pas modifié dans l’équation (A.5).
@h = H(Bi - e,) - (@i + @,) + A . . . (A.21
Le besoin total de chauffage pour un mois, m, est donc
Chaque variable dans les équations (A.11 et (A.2) représente
-
une valeur instantanée, puisqu’elles vont varier continuellement
Qh,rn = c @ h,pos t ’
avec le temps. Les besoins de chauffage Q, en joules, pendant
toute durée sont ainsi exprimés par
où
. . .
(A.31 t’ est le nombre de secondes dans une journée (86 406);
Qh = !@hdt
NOTE - Dans les équations (A.2) and (A.3), @h ne peut pas être
négatif. Pendant les périodes de gain de chaleur élevé, Bi, la part de
ventilation de H ou d (en pratique, une combinaison de tous les trois)
augmente et ainsi l’équation (A.2) est toujours satisfaite avec @h > 0.
Le bilan thermique instantané de l’équation (A.2) est modifié
par les étapes suivantes pour obtenir un bilan mensuel.
D’abord on suppose que l’équation (A.2) est linéaire, de sorte
que les variables peuvent être remplacées par des valeurs
moyennes journalières :
--
= H(Oi - s,) - (Si + @,) + d . . .
(A.41
3”
où toute variable avec un trait au-dessus dénote sa moyenne
journalière.
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ISO 9164 : 1989 (FI
qui est const
...
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