ISO 52031:2020
(Main)Energy performance of buildings — Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies — Space emission systems (heating and cooling)
Energy performance of buildings — Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies — Space emission systems (heating and cooling)
This document establishes the required inputs, outputs and links (structure) of the calculation method for heating and cooling space emission systems. This document is applicable to the energy performance calculation of heating systems and water-based cooling space emission sub-systems.
Performance énergétique des bâtiments — Méthode de calcul des besoins énergétiques et des rendements des systèmes — Systèmes d'émission (de chaleur et de froid) dans les locaux
Le présent document établit les données d'entrée et de sortie ainsi que les liens (structure) requis de la méthode de calcul pour les systèmes d'émission de chaleur et de froid dans les locaux. Le présent document est applicable au calcul de la performance énergétique des systèmes de chauffage et des sous-systèmes d'émission de froid à eau dans les locaux.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 52031
First edition
2020-04
Energy performance of buildings —
Method for calculation of system
energy requirements and system
efficiencies — Space emission systems
(heating and cooling)
Performance énergétique des bâtiments — Méthode de calcul des
besoins énergétiques et des rendements des systèmes — Systèmes
d'émission (de chaleur et de froid) dans les locaux
Reference number
ISO 52031:2020(E)
©
ISO 2020
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ISO 52031:2020(E)
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 52031:2020(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and subscripts . 2
4.1 Symbols . 2
4.2 Subscripts . 2
5 Description of the method . 2
5.1 Output of the method . 2
5.2 General description of the method . 3
6 Calculation method . 3
6.1 Output data . 3
6.2 Calculation time interval . 3
6.3 Input data . 4
6.3.1 Source of data . 4
6.3.2 Product data (technical data) . 4
6.3.3 Configuration and system design data . 5
6.3.4 Operating or boundary conditions . 5
6.4 Calculation procedure . 6
6.4.1 Applicable calculation interval . 6
6.4.2 Energy calculation (additional heating/cooling losses) . 6
6.4.3 Auxiliary energy calculation .10
Annex A (normative) Template for choices, input data and references (additional heating
and cooling losses/auxiliary energy) .12
Annex B (informative) Default choices, input data and references (additional heating and
cooling losses/auxiliary energy) .26
Annex C (informative) Boundary conditions for the development of energy related input
parameter .40
Bibliography .46
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ISO 52031:2020(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 205, Building environment design.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html .
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ISO 52031:2020(E)
Introduction
This document is part of a series aimed at international harmonization of the methodology for assessing
the energy performance of buildings. Throughout, this series is referred to as a 'set of EPB standards'.
All EPB standards follow specific rules to ensure overall consistency, unambiguity and transparency.
All EPB standards provide a certain flexibility with regard to the methods, the required input data and
references to other EPB standards, by the introduction of a normative template in Annex A and Annex B
with informative default choices.
For the correct use of this document, a normative template is given in Annex A to specify these choices.
Informative default choices are provided in Annex B.
The framework for overall EPB includes:
a) common terms, definitions and symbols;
b) building and assessment boundaries;
c) building partitioning into space categories;
d) methodology for calculating the EPB (formulae on energy used, delivered, produced and/or
exported at the building site and nearby);
e) a set of overall formulae and input-output relations, linking the various elements relevant for the
assessment of the overall EPB;
f) general requirements for EPB dealing with partial calculations;
g) rules for the combination of different spaces into zones;
h) performance indicators;
i) methodology for measured energy performance assessment.
The EPB series covers:
a) energy performance calculation for heating systems;
b) inspection of heating systems;
c) design of heating systems;
d) installation and commissioning of heating systems.
This document constitutes the specific part related to space heating and cooling emission, determining
methods for calculation of energy losses/requirements of space heating and cooling systems, space
cooling systems and domestic hot water systems in buildings.
This document specifies the structure for calculation of the additional heat and cooling losses and energy
requirements of a heat and cooling emission systems for meeting the building net energy demand.
The calculation method is used for the following applications:
— calculation of the additional energy losses in the heat emission system or cooling system;
— optimisation of the energy performance of a planned heat emission system or cooling system, by
applying the method to several possible options.
© ISO 2020 – All rights reserved v
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ISO 52031:2020(E)
Table 1 shows the relative position of this document within the set of EPB standards in the context of
the modular structure as set out in ISO 52000-1.
NOTE 1 In ISO/TR 52000-2 the same table can be found, with, for each module, the numbers of the relevant
EPB standards and accompanying technical reports that are published or in preparation.
NOTE 2 The modules represent EPB standards, although one EPB standard can cover more than one module
and one module can be covered by more than one EPB standard, for instance a simplified and a detailed method
respectively. See Tables A.1 and B.1.
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ISO 52031:2020(E)
© ISO 2020 – All rights reserved
vii
Table 1 — Position of this document (in casu M1-1–M1-3, M1-5, M1-7–M1-10), within the modular structure of the set of EPB standards
Overarching Building Technical building systems
(as such)
Sub-mod- Descriptions Descriptions Descriptions Heating Cooling Venti- Humidi- Dehu- Domestic Lighting Building PV, wind.
ule lation fication midifi- hot water automation
cation and control
sub1 M1 sub1 M2 sub1 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
1 General 1 General 1 General EN 15316-1 EN 15316-1
Common terms
and defini-
Building ener-
2 tions; symbols, 2 2 Needs EN 12831-3
gy needs
units and
subscripts
(Free) Indoor
conditions Maximum load
3 Applications 3 3 EN 12831-1 EN 12831-3
without sys- and power
tems
Ways to ex- Ways to ex- Ways to ex-
4 press energy 4 press energy 4 press energy EN 15316-1 EN 15316-1
performance performance performance
Building
Heat transfer
categories Emission and
5 5 by transmis- 5 EN 15316-2 EN 15316-2
and building control
sion
boundaries
Building Heat transfer
occupancy by infiltration Distribution
6 6 6 EN 15316-3 EN 15316-3 EN 15316-3
and operating and ventila- and control
conditions tion
Aggregation of
EN 15316-5
energy servic- Internal Storage and
7 7 7 EN 15316-5 EN 15316-
es and energy heat gains control
4-3
carriers
Building Solar
8 8 8 Generation
zoning heat gains
Combustion EN 15316- EN 15316-
8-1
boilers 4-1 4-1
EN 15316- EN 15316- EN 15316-
8-2 Heat pumps
4-2 4-2 4-2
Thermal solar
EN 15316- EN 15316- EN 15316-
8-3
4-3 4-3 4-3
Photovoltaics
On-site cogen- EN 15316- EN 15316- EN 15316-
8-4
eration 4-4 4-4 4-4
District heat- EN 15316- EN 15316- EN 15316-
8-5
ing and cooling 4-5 4-5 4-5
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ISO 52031:2020(E)
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Table 1 (continued)
Overarching Building Technical building systems
(as such)
Sub-mod- Descriptions Descriptions Descriptions Heating Cooling Venti- Humidi- Dehu- Domestic Lighting Building PV, wind.
ule lation fication midifi- hot water automation
cation and control
sub1 M1 sub1 M2 sub1 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
Direct electri- EN 15316- EN 15316-
8-6
cal heater 4-6 4-6
EN 15316-
8-7 Wind turbines
4-7
Radiant heat-
EN 15316-
8-8 ing,
4-8
stoves
Calculated Building dy- Load dispatch-
9 energy perfor- 9 namics (ther- 9 ing and operat-
mance mal mass) ing conditions
Measured Measured Measured
10 energy 10 energy per- 10 energy perfor- EN 15378-3 EN 15378-3
performance formance mance
11 Inspection 11 Inspection 11 Inspection EN 15378-1 EN 15378-1
Ways to
12 express indoor 12 — 12 BMS
comfort
External
13 environment
conditions
Economic
14 15459-1
calculation
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 52031:2020(E)
Energy performance of buildings — Method for calculation
of system energy requirements and system efficiencies —
Space emission systems (heating and cooling)
1 Scope
This document establishes the required inputs, outputs and links (structure) of the calculation method
for heating and cooling space emission systems.
This document is applicable to the energy performance calculation of heating systems and water-based
cooling space emission sub-systems.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 7345, Thermal performance of buildings and building components — Physical quantities and definitions
ISO 52000-1, Energy performance of buildings — Overarching EPB assessment — Part 1: General
framework and procedures
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 7345 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
heat loss
emissions within the heating system as losses through the building envelope due to non-uniform
temperature distribution, control (3.3) inefficiencies and losses of emitters embedded in the building
structure
3.2
cooling loss
emissions within the cooling system as losses through the building envelope due to non-uniform
temperature distribution, control (3.3) inefficiencies and losses of emitters embedded in the building
structure
3.3
control
self-acting devices with and without auxiliary energy to keep a physical condition such as temperature,
humidity, etc. close to set-point
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ISO 52031:2020(E)
3.4
emission system
system which transmits heat or cold into the room
Note 1 to entry: In different countries the word emission system is replaced by the word distribution systems.
4 Symbols and subscripts
4.1 Symbols
For the purposes of this document, the symbols given in ISO 52000-1 and the following apply.
RF radiant factor
4.2 Subscripts
For the purposes of this document, the subscripts given in ISO 52000-1 and the following apply.
emb embedded
fan fan
emt emitter
hydr hydraulic balancing
im intermittent
ini initial
inc increased
roomaut room automation
pmp pump
rad radiant
str stratification
conv convective
5 Description of the method
5.1 Output of the method
The method described in this document calculates:
— energy losses (heating and cooling) Q in kWh;
em,ls
— auxiliary energy: heat/cooling emission W in kWh;
em
— room temperature θ in °C.
int,inc
The time step of the output can be:
— hourly;
— monthly;
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ISO 52031:2020(E)
— yearly;
according to the time step of the input.
5.2 General description of the method
The energy performance is assessed by values of the increased space temperatures due to heat and
cooling emission system inefficiencies.
The method is based on an analysis of the following characteristics of a space heating emission system
or cooling system including control:
— non-uniform space temperature distribution;
— emitters;
— emitters embedded in the building structure;
— control accuracy of the indoor temperature;
— operation of controls/controls systems and emitters.
The energy required by the emission system is calculated separately for thermal energy and electrical
energy in order to determine the final energy, and subsequently the corresponding primary energy is
calculated.
For the calculation of the different characteristics within combined systems it is assumed that the
system is designed under the aspect of energy optimisation.
6 Calculation method
6.1 Output data
The output data of this method are listed in Table 2.
Table 2 — Output data of this method
Validity
Description Symbol Unit Intended Varying
interval
auxiliary energy — heating/cooling
W kWh 0…∞ M3-1 Yes
em,ls,aux
emission
additional energy losses of heat emission Q kWh 0…∞ M3-1 Yes
em,ls
equivalent internal heating temperature θ °C −5…40 M3-1 Yes
H;int;inc
equivalent internal cooling temperature θ °C −5…40 M4-1 Yes
C;int;inc
temperature variation based on losses Δθ °C −5…40 M3-1 Yes
int;inc
annual expenditure factor for the heat —
ε
1…2 M3-1 No
em,,ls an
and cooling emission
convective fraction of the heating/ —
f 0.1 M3-1/M2-2 No
em,conv
cooling emitter
6.2 Calculation time interval
The objective of the calculation is to determine the annual energy demand or the energy demand of a
time period of the space heating/cooling emission system. This may be done in one of the following two
different ways:
— by using annual data for the system operation period and perform the calculations using annual
average values;
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ISO 52031:2020(E)
— by dividing the year into a number of calculation periods (e.g. year, month, week, day, hour, boosted
sub-period) and perform the calculations for each period using period dependent values and adding
up the results for all the periods over the year.
6.3 Input data
6.3.1 Source of data
Input data about products that are required for the calculation described in this document shall be the
data supplied by the manufacturer if they are declared according to relevant product standards.
If no such data from the manufacturer is available, or if the required data are not product data, default
values are given in Annex B.
6.3.2 Product data (technical data)
The product data shall be the value declared by the manufacturer according to measurements
performed meeting the requirements of the relevant product standards. If values declared by the
manufacturer are not available, then default values are given in informative Annex B. New values can
be definite based on the boundary condition from Annex C.
Required technical data for this calculation procedure are listed in Table 3.
Table 3 — Product technical input data list
Catalogue Computed Validity
Characteristics Symbol Ref. Varying
unit unit interval
control variation of temperature Δθ K K −5.5 6.4.2 No
ctr
temperature variation based on control,
Δθ K K −5…+5 6.4.2 No
ctr,1
not certified products
temperature variation based on control,
Δθ K K −5…+5 6.4.2 No
ctr,2
certified products
hysteresis of thermostatic valve θ K K 0.1 6.4.2 No
H
effect of supply water temperature on
thermostatic controllers (TRV) head θ K K 0.1 6.4.2 No
W
sensing element
temperature variation based on not
Δθ K K 0.1 6.4.2 No
hydr
balanced hydraulic systems
temperature variation based on
Δθ K K −5.+5 6.4.2 No
im,crt
intermittent controls operation system
temperature variation based on
intermittent operation of the emission Δθ K K −5.+5 6.4.2 No
im,emt
system
temperature variation based on
Δθ K K −5…+5 6.4.2 No
rad
radiation by type of the emission system
temperature variation based on the
Δθ K K −5…+5 6.4.2 No
str
stratification
temperature variation based on the
stratification — part of influence due to Δθ K K −5…+5 6.4.2 No
str,1
“over-temperature”
temperature variation based on the
stratification — part of influence due
Δθ K K −5…+5 6.4.2 No
str,2
to “specific heat losses via external
components”
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ISO 52031:2020(E)
Table 3 (continued)
Catalogue Computed Validity
Characteristics Symbol Ref. Varying
unit unit interval
temperature variation based on an
additional heating/cooling loss by emit- Δθ K K −5…+5 6.4.2 No
emb
ters embedded in the envelope
temperature variation based on an
additional heating/cooling loss by emit-
Δθ K K −5…+5 6.4.2 No
emb,1
ters embedded in the envelope — part
of influence due to the “system”
temperature variation for consideration
Δθ K K −15…+15 6.4.2 No
e,sol
of solar and internal gains
temperature variation based on an
additional heating/cooling loss by emit-
ters embedded in the envelope — part Δθ K K −5…+5 6.4.2 No
emb,2
of influence due to “specific heat losses
via laying surfaces”
temperature variation based on room
Δθ K K −5…+5 6.4.2 No
roomaut
automation
radiant factor of radiant heaters for
RF 0.1 6.4.2 No
room heights ≥4 m
room height h m m 2.50 6.4.2 No
R
electrical rated power consumption of
P W W 0.500 6.4.4 No
ctr
the control
electrical rated power consumption of
P W W 0.500 6.4.4 No
H,aux
the equipment
electrical rated power consumption of W
P W 0.500 6.4.4 No
fan
the fan
design nominal useful emitter power Φ kW W 0… No
Hemn
6.3.3 Configuration and system design data
Table 4 — Configuration and system design data
Origin
Name Symbol Unit Range Varying
module
design over-temperature K 5.60 M3-1 Yes
6.3.4 Operating or boundary conditions
Required operating conditions data for this calculation procedure are listed in Table 5.
Table 5 — Operating conditions data list
Origin
Name Symbol Unit Range Varying
module
Operating conditions
initial internal temperature θ °C 0.50 M3-2 Yes
int,ini
calculation interval t h 1…8 760 M1-9 Yes
ci
total time of generator(s) operation t h 0…8 760 M1-6 Yes
gnr
external temperature of the calcula-
θ °C −50…+50 M1-13 Yes
e,avg
tion interval
thermal output of the heating/
Q kWh 0… M3-3/M4-3 Yes
em;out
cooling emission system
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ISO 52031:2020(E)
Table 5 (continued)
Origin
Name Symbol Unit Range Varying
module
Operating conditions
operation time of the fans in the
t h 0…8 760 M1-6 Yes
h,rl
calculation period
analytical running time
t h 0…8 760 M1-6 Yes
h
(monthly or other period)
6.4 Calculation procedure
6.4.1 Applicable calculation interval
This calculation procedure can be used with the following calculation interval: hourly, monthly or yearly.
6.4.2 Energy calculation (additional heating/cooling losses)
This subclause gives a detailed method for the calculation of losses in the heating/cooling emission
systems or in the cooling system (for the cooling case the loss is a heat loss with a negative sign). The
concept uses the equivalent internal temperature.
This document presents an overall method to calculate the additional heat/cooling losses and energy
efficiency. In Annex A only the structure of the tables is included. Default values for the calculation are
given in Annex B. The internal temperature is affected by the following (see Figure 1):
— the spatial temperature variation due to the stratification, depending on the emitter;
— the control variation depending on the capacity of the control device to assure a homogeneous and
constant temperature;
— the temperature variation based on additional heating/cooling losses by emitters embedded in the
envelope;
— the temperature variation based on radiation heat transfer of the emitter;
— the temperature variation based on intermittent operation of controls and emitters;
— the temperature variation based on imbalanced hydraulic systems;
— the temperature variation based on a space automation system;
— the temperature variation based on a controls system with standalone or networked operation of
the system;
— the temperature variation based on type of emitter.
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ISO 52031:2020(E)
Key
Δθ temperature variation based on intermittent operation and based on the type of emission system (K),
im
Δθ temperature variation based on standalone or networked operation/
roomaut
space automation of the system (K)
Δθ control variation (K)
ctr
Δθ temperature variation based on an additional heating/cooling losses of embedded emitters or by undirected (flat)
emb
radiant emitters like radiant panels installed in the upper area of the room (K)
θ equivalent internal temperature (K)
int;inc
Δθ temperature variation based on radiation by the type of emission system (K)
rad
Δθ spatial variation of temperature due to stratification (K)
str
Δθ temperature variation based on not balanced hydraulic systems (K)
hydr
The control variation Δθ is divided into Δθ and Δθ . Δθ should be used for standard calculation if no information is
ctr ctr,1 ctr,2 ctr,1
available. Δθ should be used for calculation with certified products. Alternatively, product specific values can be used if proved
ctr,2
by certification.
Figure 1 — Temperature differences in the room based on different sources
The temperature variation based on intermittent operation and based on the type of emission system
shown in Figure 1 is calculated by Formula (1):
Δθ = Δθ + Δθ (1)
im im,emt im,ctr
where
Δθ is the temperature variation based on intermittent operation on the type
im,emt
of the emission system (K);
Δθ is the temperature variation based on intermittent operation of control (K).
im,ctr
The equivalent internal temperature, θ taking into account the emitter, is calculated by
int;inc
Formulae (2) and (3):
θ = θ + Δθ (2)
H;int;inc H;int;ini int;inc
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ISO 52031:2020(E)
θ = θ − Δθ (3)
C;int;inc C;int;ini int;inc
where
θ is the initial internal heating temperature (°C);
H;int,ini
θ is the initial internal cooling temperature (°C);
C;int,ini
Δθ is the temperature variation, e.g. Δθ = Δθ + Δθ + Δθ (Κ);
ctr str emb
Δθ is the temperature variation based on all losses (K) [see Formula (4)].
int;inc
NOTE 1 Room/space automation system covers room wide temperature controls including an individual
timer function, timer function with self-adoption of start/stop or timer function with self-adoption of start/stop
and interaction with other controls or heating/cooling system devices.
Δθ = Δθ + Δθ + Δθ + Δθ + Δθ + Δθ + Δθ (4)
int;inc str ctr emb rad im hydr roomaut
In case of using product data for control systems, Δθ = CA-value.
ctr
Electronic controllers CA is based on EN 15500-1 (see Table 6).
Thermostatic controllers (TRV) is based on EN 215 (see Table 6).
Temperature variation based on emission system is shown in Formula (5):
ΔΔθθ=+ΔΔθθ++Δθ (5)
emt,syst stremb radime, mt
where
Δθ is calculated for radiators in EN 442 (all parts) (see Table 6);
rad
Δθ is calculated for embedded systems in EN 1264-2 (see Table 6).
im,emt
Temperature variation based on control system is shown in F
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 52031
Première édition
2020-04
Performance énergétique des
bâtiments — Méthode de calcul
des besoins énergétiques et des
rendements des systèmes — Systèmes
d'émission (de chaleur et de froid)
dans les locaux
Energy performance of buildings — Method for calculation of system
energy requirements and system efficiencies — Space emission
systems (heating and cooling)
Numéro de référence
ISO 52031:2020(F)
©
ISO 2020
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DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, 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, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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Fax: +41 22 749 09 47
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ISO 52031:2020(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et indices. 2
4.1 Symboles . 2
4.2 Indices . 2
5 Description de la méthode . 2
5.1 Données de sortie de la méthode . 2
5.2 Description générale de la méthode . 3
6 Méthode par calcul . 3
6.1 Données de sortie . 3
6.2 Intervalle de calcul . 4
6.3 Données d’entrée . 4
6.3.1 Source des données . 4
6.3.2 Données produits (données techniques) . 4
6.3.3 Données de configuration et de dimensionnement du système . 6
6.3.4 Conditions de fonctionnement ou aux limites . 6
6.4 Mode opératoire de calcul . 6
6.4.1 Intervalle de calcul applicable . 6
6.4.2 Calcul énergétique (pertes supplémentaires en chauffage/refroidissement) . 6
6.4.3 Calcul de la consommation d’énergie des auxiliaires .11
Annexe A (normative) Modèle pour la spécification des choix, des données d’entrée
et des références (pertes supplémentaires en chauffage et refroidissement/
consommation d’énergie des auxiliaires) .13
Annexe B (informative) Choix par défaut, données d’entrée et références (pertes
supplémentaires en chauffage et refroidissement/consommation d’énergie des
auxiliaires) .27
Annexe C (informative) Conditions aux limites pour la détermination du paramètre
d’entrée lié à l’énergie .42
Bibliographie .49
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 205, Conception de l’environnement
intérieur des bâtiments.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html .
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ISO 52031:2020(F)
Introduction
Le présent document fait partie d’une série visant à l’harmonisation internationale de la méthodologie
d’évaluation de la performance énergétique des bâtiments. Cette série est appelée «ensemble de
normes PEB».
Toutes les normes PEB respectent des règles spécifiques afin de garantir la cohérence, l’absence
d’ambiguïté et la transparence de l’ensemble.
Toutes les normes PEB offrent une certaine souplesse quant aux méthodes, aux données d’entrée
requises et aux références à d’autres normes PEB en introduisant un modèle normatif à l’Annexe A et à
l’Annexe B avec des choix par défaut donnés à titre informatif.
Pour permettre l’utilisation correcte du présent document, un modèle normatif est donné à l’Annexe A
pour préciser ces choix. Des choix par défaut, indiqués à titre informatif, figurent à l’Annexe B.
Le cadre pour l’ensemble de normes PEB comprend:
a) les termes, définitions et symboles communs;
b) les limites des bâtiments et de l’évaluation;
c) le zonage d’un bâtiment en catégories d’espace;
d) la méthodologie de calcul de la PEB (formules concernant l’énergie utilisée, reçue de l’extérieur,
produite et/ou fournie à l’extérieur sur le lieu du bâtiment et à proximité);
e) l’ensemble des formules générales et des relations d’entrée-sortie, reliant les différents éléments
pertinents pour l’évaluation de la PEB globale;
f) les exigences générales pour la PEB traitant de calculs partiels;
g) les règles concernant l’association de plusieurs espaces en zones;
h) les indicateurs de performance;
i) la méthodologie d’évaluation de la performance énergétique mesurée.
La série PEB couvre:
a) le calcul de la performance énergétique pour les systèmes de chauffage;
b) l’inspection des systèmes de chauffage;
c) la conception des systèmes de chauffage;
d) l’installation et le commissionnement des systèmes de chauffage.
Le présent document constitue la partie spécifique relative aux émissions de chaleur et de froid dans
les locaux, déterminant les méthodes de calcul des pertes/besoins énergétiques des systèmes de
chauffage et de refroidissement des locaux, des systèmes de refroidissement des locaux et des systèmes
de production d’eau chaude sanitaire dans les bâtiments.
Le présent document spécifie la structure pour le calcul des pertes thermiques supplémentaires en
chauffage et refroidissement et des besoins énergétiques supplémentaires des systèmes d’émission de
chaleur et de froid pour satisfaire au besoin énergétique net des bâtiments.
La méthode de calcul est utilisée pour les applications suivantes:
— calcul des pertes énergétiques supplémentaires dans le système d’émission de chaleur ou le système
de refroidissement;
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— optimisation des performances énergétiques d’un système d’émission de chaleur ou d’un système
de refroidissement prévu, en appliquant la méthode à plusieurs options possibles.
Le Tableau 1 indique la position relative du présent document dans l’ensemble de normes PEB dans le
contexte de la structure modulaire définie par l’ISO 52000-1.
NOTE 1 L’ISO/TR 52000-2 contient le même tableau avec, pour chaque module, les numéros des normes PEB
pertinentes et les rapports techniques associés qui ont été publiés ou qui sont en cours de préparation.
NOTE 2 Les modules représentent les normes PEB; toutefois une même norme PEB peut couvrir plus d’un
module et un module peut être couvert par plus d’une norme PEB, comme dans le cas d’une méthode simplifiée et
d’une méthode détaillée, respectivement. Voir les Tableaux A.1 et B.1.
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Tableau 1 — Position du présent document (en l’occurrence M1-1–M1-3, M1-5, M1-7–M1-10)
dans la structure modulaire de l’ensemble de normes PEB
Cadre Bâtiment Systèmes techniques du bâtiment
(en tant que tel)
Sous- Descriptions Descri-ptions Descri-ptions Chauffage Refroidis- Venti- Humi- Déshu- Eau chaude Éclai- Automati- Énergie
module sement lation difi-ca- midifi- sanitaire rage sation et photovol-
tion cation régulation taïque,
du bâti- éolienne.
ment
sous1 M1 sous1 M2 sous1 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
1 Généralités 1 Généralités 1 Généralités EN 15316-1 EN 15316-1
Termes et
définitions, Besoins éner-
2 symboles, uni- 2 gétiques du 2 Besoins EN 12831-3
tés et indices bâtiment
communs
Conditions
Charge et
intérieures
3 Applications 3 3 puissance EN 12831-1 EN 12831-3
(libres) sans
maximales
systèmes
Manières Manières Manières
d’exprimer la d’exprimer la d’exprimer la
4 4 4 EN 15316-1 EN 15316-1
performance performance performance
énergétique énergétique énergétique
Catégories de
Transfert
bâtiments et Émission et
5 5 thermique par 5 EN 15316-2 EN 15316-2
limites des régulation
transmission
bâtiments
Occupation du
Transfert
bâtiment et
thermique par Distribution et
6 conditions de 6 6 EN 15316-3 EN 15316-3 EN 15316-3
infiltration et régulation
fonction-ne-
ventilation
ment
Agrégation
de services Apports
Stockage et EN 15316-5
7 énergétiques 7 de chaleur 7 EN 15316-5
régulation EN 15316-4-3
et vecteurs internes
énergétiques
Zonage du Apports
8 8 8 Génération
bâtiment solaires
8-1 Chaudières EN 15316-4-1 EN 15316-4-1
Pompes à EN 15316-
8-2 EN 15316-4-2 EN 15316-4-2
chaleur 4-2
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Tableau 1 (suite)
Cadre Bâtiment Systèmes techniques du bâtiment
(en tant que tel)
Sous- Descriptions Descri-ptions Descri-ptions Chauffage Refroidis- Venti- Humi- Déshu- Eau chaude Éclai- Automati- Énergie
module sement lation difi-ca- midifi- sanitaire rage sation et photovol-
tion cation régulation taïque,
du bâti- éolienne.
ment
sous1 M1 sous1 M2 sous1 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
Solaire ther-
mique
EN 15316-
8-3 EN 15316-4-3 EN 15316-4-3
4-3
Photovol-
taïque
Cogénération EN 15316-
8-4 EN 15316-4-4 EN 15316-4-4
sur site 4-4
Chauffage et
EN 15316- EN 15316-
8-5 refroidis-se- EN 15316-4-5
4-5 4-5
ment urbains
Appareils de
8-6 chauffage élec- EN 15316-4-6 EN 15316-4-6
trique direct
EN 15316-
8-7 Éoliennes
4-7
Chauffage par
8-8 rayonnement, EN 15316-4-8
poêles
Répartition
Dynamique
Performance de la charge et
du bâtiment
9 énergétique 9 9 conditions de
(masse ther-
calculée fonction-ne-
mique)
ment
Performance Performance Performance
10 énergétique 10 énergétique 10 énergétique EN 15378-3 EN 15378-3
mesurée mesurée mesurée
11 Inspection 11 Inspection 11 Inspection EN 15378-1 EN 15378-1
Manières Systèmes
d’exprimer de gestion
12 12 — 12
le confort technique du
intérieur bâtiment (GTB)
Conditions de
13 l’environ-ne-
ment extérieur
Calculs écono-
14 15459-1
miques
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NORME INTERNATIONALE ISO 52031:2020(F)
Performance énergétique des bâtiments — Méthode de
calcul des besoins énergétiques et des rendements des
systèmes — Systèmes d'émission (de chaleur et de froid)
dans les locaux
1 Domaine d’application
Le présent document établit les données d’entrée et de sortie ainsi que les liens (structure) requis de la
méthode de calcul pour les systèmes d’émission de chaleur et de froid dans les locaux.
Le présent document est applicable au calcul de la performance énergétique des systèmes de chauffage
et des sous-systèmes d’émission de froid à eau dans les locaux.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 7345, Performance thermique des bâtiments et des matériaux pour le bâtiment — Grandeurs physiques
et définitions
ISO 52000-1, Performance énergétique des bâtiments — Évaluation cadre PEB — Partie 1: Cadre général
et modes opératoires
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 7345 ainsi que les suivants,
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp;
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/ .
3.1
pertes en chauffage
émissions dans le système de chauffage considérées comme des pertes thermiques à travers l’enveloppe
du bâtiment dues à une distribution hétérogène de la température, à des imperfections de la régulation
(3.3) et à des pertes thermiques des émetteurs intégrés à la structure du bâtiment
3.2
pertes en refroidissement
émissions dans le système de refroidissement considérées comme des pertes thermiques à travers
l’enveloppe du bâtiment dues à une distribution hétérogène de la température, à des imperfections de la
régulation (3.3) et à des pertes thermiques des émetteurs intégrés à la structure du bâtiment
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ISO 52031:2020(F)
3.3
régulation
dispositifs automatiques avec et sans consommation d’énergie des auxiliaires servant à maintenir une
grandeur physique telle que la température, l’humidité, etc. proche du point de consigne
3.4
système d’émission
système qui transmet de la chaleur ou du froid dans la pièce
Note 1 à l'article: Dans différents pays, le terme «système d’émission» est remplacé par «systèmes de distribution».
4 Symboles et indices
4.1 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans l’ISO 52000-1 ainsi que les suivants
s’appliquent.
RF facteur de rayonnement
4.2 Indices
Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans l’ISO 52000-1 ainsi que les suivants
s’appliquent.
emb intégré
fan ventilateur
emt émetteur
hydr équilibrage hydraulique
im intermittent
ini initial
inc augmenté
roomaut régulation automatisée de la pièce
pmp pompe
rad rayonnement
str stratification
conv convectif
5 Description de la méthode
5.1 Données de sortie de la méthode
La méthode décrite dans le présent document calcule:
— les pertes d’énergie (chauffage et refroidissement) Q en kWh;
em,ls
— la consommation d’énergie des auxiliaires: émission de chaleur/froid W en kWh;
em
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— la température ambiante θ en °C.
int,inc
Le pas de temps des données de sortie peut être:
— horaire;
— mensuel;
— annuel;
selon le pas de temps des données d’entrée.
5.2 Description générale de la méthode
La performance énergétique est évaluée par des augmentations de la température intérieure des locaux
dues aux imperfections du système d’émission de chaleur et de froid.
La méthode repose sur une analyse des caractéristiques suivantes d’un système d’émission de chaleur
ou de froid dans un local, y compris la régulation:
— distribution non uniforme de la température de la pièce;
— émetteurs;
— émetteurs intégrés dans la structure du bâtiment;
— précision de la régulation de la température intérieure;
— fonctionnement de la régulation/des systèmes de régulation et des émetteurs.
La consommation d’énergie du système d’émission est calculée séparément pour l’énergie thermique
et l’énergie électrique de façon à déterminer l’énergie finale, et l’énergie primaire correspondante est
ensuite calculée.
Pour le calcul des différentes caractéristiques à l’intérieur d’un système combiné, ce dernier est supposé
avoir été conçu en privilégiant l’optimisation de l’énergie.
6 Méthode par calcul
6.1 Données de sortie
Les données de sortie de cette méthode sont énumérées dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Données de sortie de cette méthode
Intervalle Utilisation
Description Symbole Unité Variable
de validité prévue
Consommation d’énergie des auxiliaires —
W kWh 0 … ∞ M3-1 Oui
em,ls,aux
émission de chaleur/froid
Pertes d’énergie supplémentaires de l’émis-
Q kWh 0 … ∞ M3-1 Oui
em,ls
sion de chaleur
Température de chauffage intérieure équi-
θ °C −5 … 40 M3-1 Oui
H;int;inc
valente
Température de refroidissement intérieure
θ °C −5 … 40 M4-1 Oui
C;int;inc
équivalente
Variation de la température basée sur les
Δθ °C −5 … 40 M3-1 Oui
int;inc
pertes
Facteur de consommation annuel pour —
ε
1 … 2 M3-1 Non
em ,,ls an
l’émission de chaleur et de froid
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Tableau 2 (suite)
Intervalle Utilisation
Description Symbole Unité Variable
de validité prévue
Fraction convective de l’émetteur de cha- —
f 0 . 1 M3-1/M2-2 Non
em,conv
leur/froid
6.2 Intervalle de calcul
L’objectif du calcul est de déterminer les besoins énergétiques annuels ou les besoins énergétiques sur
une période du système d’émission de chaleur/froid dans les locaux. Cela peut être réalisé de l’une des
deux manières suivantes:
— en utilisant les données annuelles pour la période de fonctionnement du système et en effectuant les
calculs avec des valeurs moyennes annuelles;
— en divisant l’année en périodes de calcul (par exemple: année, mois, semaine, jour, heure, période de
relance), en effectuant les calculs pour chaque période avec des valeurs qui dépendent de la période
et en additionnant les résultats pour toutes les périodes de l’année.
6.3 Données d’entrée
6.3.1 Source des données
Les données d’entrée relatives aux produits qui sont requises pour le calcul décrit dans le présent
document doivent être les données fournies par le fabricant si elles sont déclarées conformément aux
normes de produits applicables.
Si de telles données ne sont pas disponibles chez le fabricant ou si les données requises ne sont pas des
données produits, des valeurs par défaut sont données dans l’Annexe B.
6.3.2 Données produits (données techniques)
Les données produits doivent être la valeur déclarée par le fabricant conformément aux mesurages
réalisés selon les exigences des normes de produits applicables. Si les valeurs déclarées par le fabricant
ne sont pas disponibles, les valeurs par défaut sont alors données dans l’Annexe B, informative. De
nouvelles valeurs peuvent être définies sur la base des conditions aux limites de l’Annexe C.
Les données techniques requises pour ce mode opératoire de calcul sont énumérées dans le Tableau 3.
Tableau 3 — Liste des données techniques d’entrée de produits
Unité du Unité de Intervalle
Caractéristiques Symbole Réf. Variable
catalogue calcul de validité
Variation de la température de la régulation Δθ K K −5 . 5 6.4.2 Non
ctr
Variation de la température basée sur la
Δθ K K −5 … +5 6.4.2 Non
ctr,1
régulation, produits non certifiés
Variation de la température basée sur la
Δθ K K −5 … +5 6.4.2 Non
ctr,2
régulation, produits certifiés
Hystérésis du robinet thermostatique θ K K 0 . 1 6.4.2 Non
H
Effet de la température d’alimentation en eau
sur l’élément de détection de la tête des régu- θ K K 0 . 1 6.4.2 Non
W
lateurs (robinets) thermostatiques
Variation de la température basée sur les
Δθ K K 0 . 1 6.4.2 Non
hydr
systèmes hydrauliques non équilibrés
Variation de la température basée sur un
Δθ K K −5 . +5 6.4.2 Non
im,crt
fonctionnement intermittent de la régulation
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Tableau 3 (suite)
Unité du Unité de Intervalle
Caractéristiques Symbole Réf. Variable
catalogue calcul de validité
Variation de la température basée sur un
fonctionnement intermittent du système Δθ K K −5 . +5 6.4.2 Non
im,emt
d’émission
Variation de la température basée sur le
Δθ K K −5 … +5 6.4.2 Non
rad
rayonnement par type du système d’émission
Variation de la température basée sur la
Δθ K K −5 … +5 6.4.2 Non
str
stratification
Variation de la température basée sur la
stratification — partie de l’influence due
Δθ K K −5 … +5 6.4.2 Non
str,1
à la «différence de température émetteur/
ambiance»
Variation de la température basée sur la
stratification — partie de l’influence due aux
Δθ K K −5 … +5 6.4.2 Non
str,2
«pertes thermiques spécifiques par des com-
posants externes»
Variation de la température basée sur une
perte supplémentaire en chauffage/refroi-
Δθ K K −5 … +5 6.4.2 Non
emb
dissement par les émetteurs intégrés à
l’enveloppe
Variation de la température basée sur une
perte supplémentaire en chauffage/refroi-
dissement par les émetteurs intégrés à Δθ K K −5 … +5 6.4.2 Non
emb,1
l’enveloppe — partie de l’influence due au
«système»
Variation de la température pour la prise en
Δθ K K −15 … +15 6.4.2 Non
e,sol
compte des apports solaires et internes
Variation de la température basée sur une
perte supplémentaire en chauffage/refroidis-
sement par les émetteurs intégrés à l’enve-
Δθ K K −5 … +5 6.4.2 Non
emb,2
loppe — partie de l’influence due aux «pertes
thermiques spécifiques par des surfaces
réparties»
Variation de la température basée sur la
régulation automatisée du chauffage/refroi- Δθ K K −5 … +5 6.4.2 Non
roomaut
dissement
Facteur de rayonnement des tubes radiants
RF 0 . 1 6.4.2 Non
pour les hauteurs de pièces ≥ 4 m
Hauteur de pièce h m m 2 . 50 6.4.2 Non
R
Puissance électrique nominale absorbée par
P W W 0 . 500 6.4.4 Non
ctr
la régulation
Puissance électrique nominale absorbée par
P W W 0 . 500 6.4.4 Non
H,aux
l’équipement
Puissance électrique nominale absorbée par W
P W 0 . 500 6.4.4 Non
fan
le ventilateur
Puissance nominale de dimensionnement de kW
Φ W 0… Non
Hemn
l’émetteur
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ISO 52031:2020(F)
6.3.3 Données de configuration et de dimensionnement du système
Tableau 4 — Données de configuration et de dimensionnement du système
Nom Symbole Unité Plage Module d’origine Variable
Différence de température émetteur/
K 5 . 60 M3-1 Oui
ambiance pour le dimensionnement
6.3.4 Conditions de fonctionnement ou aux limites
Les données relatives aux conditions de fonctionnement requises pour ce mode opératoire de calcul
sont énumérées dans le Tableau 5.
Tableau 5 — Liste des données relatives aux conditions de fonctionnement
Nom Symbole Unité Plage Module d’origine Variable
Conditions de fonctionnement
Température intérieure initiale θ °C 0 . 50 M3-2 Oui
int,ini
Intervalle de calcul t h 1 … 8 760 M1-9 Oui
ci
Durée totale de fonctionnement du
t h 0 … 8 760 M1-6 Oui
gnr
(des) générateur(s)
Température extérieure de l’intervalle
θ °C −50 … +50 M1-13 Oui
e,avg
de calcul
Énergie thermique fournie par le sys-
Q kWh 0… M3-3/M4-3 Oui
em;out
tème d’émission de chaleur/froid
Temps de fonctionnement des ventila-
t h 0 … 8 760 M1-6 Oui
h,rl
teurs sur la période de calcul
Période de calcul (mensuelle ou autre
t h 0 … 8 760 M1-6 Oui
h
période)
6.4 Mode opératoire de calcul
6.4.1 Intervalle de calcul applicable
Ce mode opératoire de calcul peut être utilisé avec l’intervalle de calcul suivant: horaire, mensuel
ou annuel.
6.4.2 Calcul énergétique (pertes supplémentaires en chauffage/refroidissement)
Le présent paragraphe fournit une méthode détaillée pour le calcul des pertes dans les systèmes
d’émission de chaleur/froid ou dans le système de refroidissement (dans le cas du refroidissement,
la perte est une perte thermique avec un signe négatif). Le concept utilise la température intérieure
équivalente.
Le présent document présente une méthode globale pour calculer les pertes supplémentaires en
chauffage/refroidissement et le rendement énergétique. Dans l’Annexe A, seule la structure des tableaux
apparaît. Les valeurs par défaut pour le calcul sont données dans l’Annexe B. Les facteurs suivants
affectent la température intérieure (voir Figure 1):
— la variation spatiale de la température due à la stratification en fonction de l’émetteur;
— la variation de la régulation en fonction de la capacité de l’organe de régulation à assurer une
température homogène et constante;
— la variation de la température basée sur les pertes supplémentaires en chauffage/
...
Questions, Comments and Discussion
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