ISO 10292-1994 Glass in building - Calculation of steady-state U values (thermal transmittance) of multiple glazing《建筑玻璃 多层玻璃窗稳态u-值(传热系数)的计算》.pdf

1、NORME INTERNATIONALE Iso 10292 Premire 6dition 1994-07-l 5 Verre dans la construction - Calcul du coefficient de transmission thermique U, en rgime stationnaire des vitrages multiples Glass in building - Calculation of steady-state U values (thermal transmittance) of multiple glazing Num b) la conde

2、nsation sur les surfaces des vitrages; c) les dperditions saisonnieres par les vitrages intervenant dans la determination de la consom- mation globale dnergie dans les btiments; d) lapprciation du rayonnement absorbe pour la determination du facteur solaire. Les rgles ont ete etablies de manire auss

3、i simple que possible, tout en restant prcises. 2 Dfinition Pour les besoins de la prsente Norme internationale, la dfinition suivante sapplique. 2.1 coefficient de transmission thermique dun vitrage, U: Grandeur qui caractrise le transfert ther- mique par la partie centrale du vitrage sans tenir co

4、mpte des effets de bords et donne la quantit de chaleur la traversant, en rgime stationnaire, par unite de surface et pour une difference de temprature unitaire entre les ambiances situes de part et dautre des faces du vitrage. Le coefficient U sexprime en watts par mtre carre kelvin W/(m20K). 1) Da

5、ns certains pays, le symbole k est utilis. 1 ISO 10292:1994(F) 3 Symboles et indices 3.1 Symboles Symbole A C d Gr h h N NU Pr r 47 S T AT u V E % 8 A . cc P a Grandeur Constante Capacit thermique massique dun gaz Epaisseur des feuilles de verre (ou dun autre matriau de vitrage) Nombre de Grashof Co

6、efficient de transfert thermique superficiel Conductance Nombre de lames de gaz Nombre de Nusselt Nombre de Prandtl Rsistivit thermique du verre (ou dun autre matriau de vitrage) Facteur de reflexion incidence normale Epaisseur de la lame de gaz Temprature absolue Diffrence de temprature Coefficient

7、 de transmission thermique Vitesse du vent missivit corrige missivit incidence normale (perpendiculaire la surface) Temprature Conductivit thermique du gaz dans lespace Longueur donde Viscosit dynamique du gaz Masse volumique du gaz Constante de Stefan Boltzmann ( = 5,67 x 10-*) UnitB+I;t+7; . . . (

8、1) o h, et 4 sont les coefficients de transfert thermique superficiel ext est la conductance du vitrage multi- ple . 0 ISO ISO 10292:1994(F) . . . (6) Nu = A(GrmPr)” o A est une constante, Gr est le nombre de Grashof, Pr est le nombre de Prandtl, n est un exposant, Gr 9,81 s3ATp2 = 2 . . . (7) TP m

9、h S est la conductance thermique de la lame de gaz; N est le nombre de lames de gaz; M est le nombre de matriaux; d m est lpaisseur totale de chaque matriau; rm est la resistivite thermique de chaque ma- triau (la resistivit thermique du verre est gale 1 maK/W). Pr PC =- a# . . . (8) o AT P cc T m h

10、, = hg + h, . . . (3) est la difference de tempra- ture des surfaces des verres de part et dautre de la lame de gaz, en kelvins (K), est la masse volumique du gaz, en kilogrammes par metre cube (kg/m3), est la viscosit dynamique du gaz, en kilogrammes par mtre seconde kg/(ms), est la capacit thermiq

11、ue mas- sique du gaz, en joules par ki- logramme kelvin J/(kg*K), est la temprature moyenne absolue du gaz, en kelvins (K). o h r est la conductance thermique radiative de h 9 est la conductance thermique du gaz (conduction + convection). 4.2 Conductance radiative, h, La conductance radiative est do

12、nnee par la formule suivante: . . . (4) o a est la constante de Stefan Boltzmann; Pour les lames verticales, le nombre de Nusselt est calcule partir de la formule (6) avec A = 0,035 et n = 0,38, en tenant compte de la condition suivante (voir aussi rf. Cl). g1 et c2 sont les missivits corriges la te

13、mprature moyenne absolue Tm de la lame de gaz. Si NU 1, la valeur reelle de NU est utilise dans la formule (5), correspondant un rgime avec convection. 4.3 Conductance du gaz, hg La conductance du gaz est donne par la formule suivante: h,=Nu+ . . . (5) 5 Proprits fondamentales des matriaux o S est l

14、paisseur de la lame de gaz, en m- tres (m); 5.1 missivit , est la conductivit thermique du gaz, en watts par metre kelvin W/(mmK); Les missivites corriges, E, des surfaces limitant les espaces fermes sont necessaires pour le calcul de la conductance radiative, hr, dans la formule (4). Nu est le nomb

15、re du Nusselt, donne par 3 ISO 10292:1994(F) 0 ISO Pour les surfaces en valeur de Imissivit verre, 0 n utilise 0,837 comme Des valeurs pour les proprits dune serie de gaz utilises en vitrages isolants prfabriqus sont donnes au tableau A.3 de lannexe A. corrige. Pour des surfaces recouvertes de couch

16、es, la valeur de Imissivit a incidence normale, E, est obtenue par mesure laide dun spectromtre infrarouge (voir A.1 dans lannexe A). Pour les mlanges de gaz, les proprits sont obte- nues par pondration proportionnelle aux rapports des volumes. Lmissivit corrige est obtenue partir du tableau A.2 de

17、lannexe A. La temprature moyenne de la lame de gaz, Tm, est fixee 283 K, dans un but de comparaison. Si on a - un gaz 1 avec un rapport de volume R, - un gaz 2 avec un rapport de volume R2, etc., NOTE 1 Thoriquement il convient dutiliser deux dfini- tions diffrentes de Imissivit pour dcrire les chan

18、ges radiatifs entre alors F = F,R, + F2R2 + . . . . . . (9) - des surfaces vitres se faisant face, dans les vitrages multiples, ou o F reprsente la proprit concerne, cest-dire, la conductivite thermique, la masse volumique, la vis- cosit ou la capacit thermique massique. - entre une surface vitre et

19、 lambiance intrieure dun local. Les diffrences entre les deux types dchange se rvlent cependant ngligeables en pratique. En consquence, Imissivit corrige peut tre utilise dans les deux cas avec une approximation suffisante. 5.3 Absorption infrarouge Certains gaz absorbent le rayonnement infrarouge d

20、ans le domaine de longueurs donde de 5 prn 50 prn. 5.2 Proprits des gaz Lorsquun tel gaz est utilise en combinaison avec un verre couche basse emissivite (E 0,2), cet effet est nglig etant donne la faible densit du flux ra- diatif infrarouge resultant. Les proprits suivantes doivent tre connues: des

21、 gaz remplissant I I espace a) la conductivite thermique, ;1 W/(m*K); Pour les autres cas, la valeur de U doit tre determi- nec par mesure si on estime quune amelioration du coefficient U peut provenir dune absorption par le gaz . b) la masse volumique, p (kg/m3); c) la viscosit dynamique, p kg/ms);

22、 d) la capacit thermique massique, c J/(kg-K). Les valeurs adquates sont introduites dans les for- mules (7) et (8) pour obtenir les nombres de Grashof et de Prandtl, et le nombre de Nusselt est ensuite obtenu par la formule(6). 5.4 Vitrage horizontal ou inclin Pour un courant thermique ascendant, t

23、hermique par convection est amplifie. le transfert Si le nombre de Nusselt est suprieur 1, cela signifie quil y a de la convection qui augmente limportance du flux de chaleur. On peut tenir compte de cet effet en substituant les valeurs suivantes de A et n dans la formule ( aussi rf. Cl): A = 0,16 n

24、 = 0,28 pour les lames horizonta A = 0,i 0 n = 0,31 pour des lames 45” 6) (voir es Si le nombre de Nusselt est infrieur ou gal 1, cela signifie que le flux de chaleur seffectue uniquement par conduction, et on attribue la valeur limite de 1 au nombre de Nusselt. Pour un flux thermique descendant, la

25、 convection peut tre considre, en pratique, comme supprime et NU = 1 est introduit dans la formule (5). La substitution de NU dans la formule (5) donne la va- leur de la conductance du gaz, hg. 4 0 ISO ISO 10292:1994(F) 6 Coefficients dchange thermique superficiel extrieur et intrieur 6.1 Coefficien

26、t dchange thermique superficiel extrieur, h, Le coefficient dchange thermique superficiel ext- rieur, h, en watts par metre carre kelvin W/(m*oK), est fonction de la vitesse du vent, V, prs du vitrage et il peut tre obtenu par la formule approximative suivante: h e = 10,o + 4,lV . . . (10) o v est l

27、a vitesse du vent, en mtres par seconde h/s). La valeur de h, est normalisee 23 W/(m*mK) lors- quon doit comparer les valeurs de U de vitrages. NOTE 2 La valeur rciproque l/h, exprime avec deux chiffres significatifs, est gale 0,04 m*aK/W. Cette procdure ne tient pas compte de lamlioration de la val

28、eur de U due la prsence dune couche sur la surface exterieure du vitrage qui aurait pour effet de modifier Iemissivite du verre. Si une autre valeur de h, est utilisee pour rpondre des conditions exprimentales particulires, elle doit tre mentionnee dans le rapport. 6.2 Coefficient dchange thermique

29、superficiel intrieur, 4 Le coefficient dchange thermique superficiel inte- rieur, hi, en watts par metre carre kelvin (W/(m*K), est donne par la formule suivante: hi = hr + hc . . . (11) h r est la conductance thermique radiative; h C est la conductance par convection. La conductance radiative pour

30、des surfaces de verre normal est de 4,4 W/(m*=K). Lorsque la surface inte- rieure du vitrage est caractrisee par une basse valeur dmissivit, la conductance radiative est donne par la formule suivante: h, = 4,4/0,837 . . . (12) o E est Imissivite corrige de la surface recouverte dune couche (0,837 es

31、t Iemissivite corrige du verre clair non traite). Cette formule nest applicable que lorsquil ny a pas de condensation sur la surface recouverte dune COU- che. La relation entre lemissivit corrige et lemissivite incidence normale dune couche est donnee au tableau A.2 de lannexe A. La valeur de hc est

32、 de 3,6 W/(m2mK) pour une convection libre. Lorsquun chauffage par jecto- convection est place en dessous ou au-dessus dune fentre, cette valeur devient plus elevee si le courant dair est souffle sur la fentre. Pour des surfaces verticales en verre non traite et une convection libre: 4 = 4,4 + 3,6 =

33、 8,0 W/(m2eK) . . . (13) Cette valeur est la valeur normalise lorsquon dsire comparer les valeurs de U de vitrages. NOTE 3 La valeur rciproque l/h, exprime avec deux chiffres significatifs, est gale 0,13 m*eK/W. Si une autre valeur de !+ est utilisee pour rpondre des conditions exprimentales particu

34、lieres, elle doit tre mentionnee dans le rapport. Pour des vitrages non verticaux, le coefficient hi est suprieur pour un flux thermique ascendant et plus faible pour un flux thermique descendant. NOTE 4 Des valeurs de 6 infrieures 0,837, obtenues grace des couches ayant une rflexion plus leve dans

35、linfrarouge lointain, ne peuvent tre utilisees que si la condensation sur la surface recouverte peut tre exclue. 7 Valeurs de rfrence Les valeurs de rfrence des principaux paramtres sont les suivants: Resistivite du verre r = 1 m=K/W missivit corrigee dune surface de verre non traite E = 0,837 Diffe

36、rence en temprature des deux surfaces exte- rieures de vitrage AT= 15 K Temprature moyenne du vitrage Tm = 283 K Constante de Stefan- Boltzmann CJ = 5,67 x 10-* W/(m2BN Coefficient dchange su- perficiel exterieur h 8 = 23 W/(m2aK) Coefficient dechange su- perficiel interieur hi = 8 W/(m*,K) ISO 1029

37、2:1994(F) 0 ISO Les proprits des gaz sont donnees au tableau A.3 de lannexe A. NOTE 5 Dans le cas dun vitrage comportant plus dune lame de gaz, il convient de rechercher les temperatures moyennes et les diffrences de temperatures par itration. Les valeurs de U doivent tre exprimes en watts par metre

38、 carre kelvin W/(m2-K), avec une seule deci- male. ISO 10292:1994(F) Annexe A (normative) Dtermination de Imissivit et proprits des gaz A.1 Dtermination de Imissivit incidence normale, E, Lemissivit selon la normale, E, dune couche est obtenue a partir de sa courbe spectrale de rflexion a incidence

39、normale, mesuree laide dun reflectomtre infrarouge, en utilisant la procdure suivante. Le facteur de reflexion selon la normale, R, pour une temprature de 283 K est dtermin partir des fac- teurs spectraux de rflexion, Rn on prend la moyenne arithmtique des facteurs spectraux de r- flexion, R elle doit tre indique dans le rapport si elle est utilise. Cette facult est valable pendant cinq ans, dater de la parution de la prsente Norme internationale. 2) Lmissivit pour dautres tempratures ambiantes ne varie pas beaucoup avec la temperature moyenne. 7