Centre Scientifique et Technique de la Construction ... · Session 3 : Isolation thermique de ... Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment –cours d'hiver 2010 20

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Centre Scientifique et Technique de la Construction– http://www.cstc.be

Cycle Energie et Construction Session 3 : Isolation thermique de

l‟enveloppe


Isolation thermique de l‟enveloppe

Contenu :

Introduction

Rappels théoriques

Niveau d‟isolation à atteindre

Les toitures

Les toitures à versants

Les toitures plates

Les façades

Les planchers

http://www.bbri.be/

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Introduction

Cette session est destinée à aborder l‟isolation thermique de l‟enveloppe (toitures, murs sols). Il ne s‟agit pas d‟un diagnostic de l‟enveloppe (stabilité, problèmes d‟humidité, etc.) avant isolation thermique, ce sujet ayant été abordé lors de la session du 24 mai 2011. Un rapide résumé sera néanmoins fait afin d‟établir un lien entre ces deux sessions. Le choix de la technique d‟isolation et l‟épaisseur de l‟isolant à mettre en œuvre, qui dépendent du diagnostic mais aussi du niveau d‟ambition que l‟on se fixe, sera néanmoins abordé.


Echéances Réduction de l’émission de CO2

- 10 % - 20 % - 75 % ?

Un des moyens pour y arriver est d‟améliorer les performances énergétiques des bâtiments

Introduction

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Réglementations bâtiments neufs et rénovation avec permis d‟urbanisme - une évolution de + en + rapide...

5 Octobre 2010 Impact des constructions basse énergie sur le gros-oeuvre

Performance énergétique

Isolation thermique des bâtiments Niveau K


Des ambitions élevées dans un avenir proche

Déclaration de politique régionale wallonne « En ce qui concerne les nouveaux bâtiments, toute construction respectera

la norme « très basse énergie » à partir de 2014. Elle respectera la norme « passive » ou équivalente à partir de 2017. A partir de 2019, toutes les nouvelles constructions – en plus de la norme passive - devront respecter au minimum la norme « zéro-net » et tendre vers des bâtiments à énergie positive (production d'énergies renouvelables supérieure ou égale à la consommation d'énergie primaire non-renouvelable, sur base annuelle).

Révision de la directive EPBD (Recast) Article 9: Nearly zero energy buildings

1. Members States shall ensure that: a) by 31 December 2020, all new buildings are nearly zero energy buildings

as defined in Article 2(1a), and b) after 31 December 2018, public authorities that occupy and own a new

building shall ensure that the building is a nearly zero energy building as defined in Article 2(1a).

Art. 2(1a) "nearly zero energy building" means a building that has a very

high energy performance, determined in accordance with Annex I. The nearly zero or very low amount of energy required should to a very significant extent be covered by energy from renewable sources, including renewable energy produced on-site or nearby;

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Réglementations - une évolution de + en + rapide...

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Performance énergétique

Evolution ?

EPBD Recast - 01/01/2021 Near zero energy building – E20?

Isolation thermique des bâtiments Niveau K

... et loin d’être terminée ...


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Ec

on

om

ie m

oye

nn

e p

ar

ha

bit

ati

on

rén

ové

e

Nombre d’habitations ayant fait l’objet de mesures d’économie d’énergie

10%

20%

30%

66%

75%

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Introduction

L‟amélioration énergétique des logements neufs ne suffira donc pas même si on conçoit des bâtiments à consommation énergétique nulle (zero energy buildings)

Le défi est donc l‟amélioration énergétique du bâti existant


EPBD Recast

Article 9

… Member States shall furthermore, following the leading example of the public sector, develop policies and take measures such as targets in order to stimulate the transformation of buildings that are refurbished into nearly zero energy buildings, and inform the Commission thereof in their national plans referred to in paragraph 1.

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Des ambitions élevées dans un avenir proche

Déclaration de politique régionale wallonne « Les rénovations d’ampleur, en particulier

d’habitations, respecteront la norme très basse énergie à partir de 2015. Toutes les autres rénovations devront tendre vers la norme « très basse énergie »

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13,2 % In-/exfiltration

19,3 %

Ventilation délibérée

5,9 %

Ventilateurs

3,4 %

Refroidissement

4,6 % Energie auxiliaire RV

14,7 %

Eau chaude

sanitaire

38,9 % Transmission

Bilan énergétique d‟un bâtiment d‟habitation moyen

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Déperditions thermiques dans les logements existants

Base de données PAE en Région Wallonne

Statistiques de juin 2008 établies sur base de 5600 maisons

“Niveau K” médian = 129

13

42% 24%

17%

17%

Avant 1918

1919 -1945

1946 -1960

1961 -1970

1970 -1980

1981 -1990

1991 -1995

1996 -2001

Après 2001

Statbel 27% 18% 13% 11% 14% 7% 4% 6%

PAE 31% 16% 14% 10% 15% 7% 4% 1% 1%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

Source Séminaire “La PAE : bilan et perspective” Juin 2009 - Namur

70% des bâtiments construits avant les années „70


Statistiques sur l‟isolation de l‟enveloppe du bâti existant

Isolation des fenêtres et des toitures est assez courante mais ça l‟est beaucoup moins pour les façades et les planchers. Pourtant ce sont les murs qui représentent la plus grande surface de déperdition.

Déperditions thermiques dans les logements existants

Consommation moyenne annuelle par logement en Wallonie = 2700 l de mazout 75 % est utilisé pour le chauffage

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2017 – critère passif

2019 – bâtiments zero

energie

Etanchéité à l’air pousse devient implicitement

obligatoire

BUILD TIGHT

VENTILATE RIGHT

Systèmes de ventilation

performant est un must

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Résumé : L‟amélioration énergétique du bâti existant est un must. L‟isolation thermique renforcée des parois est donc une nécessité L‟étanchéité à l‟air des bâtiments permet de minimiser les pertes par ventilation non contrôlées (in/ex filtration) et non souhaitées Une ventilation minimale (ventilation hygiénique) est néanmoins toujours nécessaire pour garantir un climat intérieur sain

Diagnostic de l‟enveloppe - Introduction

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Diagnostic de l‟enveloppe

Contenu :

Introduction

Rappels théoriques


Les toitures


Les toitures plates

Les façades

Les planchers


Conductivité thermique

La conductivité thermique d‟un matériau est la quantité de chaleur Q traversant en une seconde un panneau de 1 m d‟épaisseur et 1 m² de surface lorsqu‟il existe une différence de température de 1 K (ou 1°C) entre les deux surfaces.

Dimension : J.m/(m².s.K) = W/(m.K)

Rappel théorique

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Tout matériau est caractérisé par une valeur bien définie. Plus le matériau est isolant et plus sa valeur est faible.

Cuivre : = 384 W/m.K

Béton armé ordinaire : = 1,7 W/m.K

Laine minérale/Cellulose : 0,04 W/m.K

PUR/PIR : 0,025 W/m.K

Rappels théoriques


Rappel théorique Coefficient de conductibilité thermique d'un matériau

• (W/mK)

• caractéristique intrinsèque d'un matériau

• donnée tabulée dans la norme NBN B 62-002 ou www.epbd.be

• donnée reprise dans l' ou dans le marquage CE

• Attention aux valeurs retrouvées dans la documentation du fabricant

Résistance thermique d'une couche constitutive d'une paroi

• R = d/ (m²K/W) avec 'd' l'épaisseur de la couche

Résistance thermique totale d'une paroi

• Rt= Rsi+ SR + Rse (m²K/W)

Coefficient de transmission thermique d‟une paroi

• U = 1 / Rt (W / m² K)

20 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010

http://www.epbd.be/

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Rappels théoriques – Notions de physique du bâtiment

L‟isolation thermique renforcée de l‟enveloppe doit se faire en tenant compte du risque de condensation superficielle et interne.



Les phénomènes de condensation superficielle et d‟hygroscopicité dépendent :

-du climat extérieur (risque de condensation)

-du climat intérieur (chauffage, ventilation)

-du niveau d‟isolation thermique de la paroi (présence de ponts thermiques)

Ils peuvent avoir pour conséquence un développement de moisissures et des pertes énergétiques non négligeables.

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L‟hygroscopicité est la propriété d‟un matériau poreux d‟adopter un taux d‟humidité en équilibre avec l‟humidité de l‟air ambiant.


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Il faut donc veiller à :

- limiter les ponts thermiques

- conserver un climat intérieur acceptable (HR entre 30 et 50 % durant les périodes froides) en chauffant et en ventilant suffisamment les locaux et en évacuant vers l‟extérieur les vapeurs qui sont produites (cuisines, sdb, etc.)



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Convection

d’air intérieur

Surrefroidissement

(convection d’air

extérieur)

Convection = liée à une différence de pression d‟air + tirage thermique

Diffusion = liée à une différence de pression de vapeur

Le transport par convection donne lieu à une quantité d‟humidité beaucoup plus importante : Il faut donc toujours concevoir des parois étanches à l‟air

Risque de condensation interne Transmission de vapeur au travers d‟une paroi

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Le phénomène de condensation interne dépend donc :

- des climats intérieur et extérieur

- de la composition des parois et particulièrement de l‟étanchéité à l‟air et à la vapeur.

Règles de base simples :

- l‟étanchéité à l‟air et à la vapeur doit être suffisante et assurée du côté chaud de l‟isolant

- dans le sens de la migration de la vapeur, les différentes couches doivent être de plus en plus perméables à la vapeur (pas toujours facile dans le cas de travaux de rénovation)

- Le climat intérieur doit être maîtrisé

Transmission de vapeur au travers d‟une paroi


Stabilité Etat Humidité

Résist. Déformat. champig. Insectes gélivité

crypto

Fissures

autres

stabilité

ascens. infiltrat. condens.

superfic.

sels

hygrosc

isolation

toitures et

planchers

bois x (x)1 x x / / / x ()3 /

béton x (x)1 / / / / (x) x ()3 /

isolation

façades

isolation

extérieure

x (x)1 x / x ()3 x

isolation

intérieure

x (x)1 x / x x x x ()3 x

isolation

coulisse

x (x)2 x / x x x x ()3 x

1 L'isolation thermique est possible mais l'aspect esthétique pourrait ne pas être satisfaisant. Il faut également considérer l'augmentation

potentielle de la charge (isolation, finition, etc.) 2Une déformation accentuée du parement peut être liée à l'absence ou à une déficience de liaison avec la maçonnerie portante 3 L'isolation thermique des parois permet de réduire le risque de condensation superficielle et d'hygroscopicité mais s'avère souvent

insuffisante si le climat intérieur reste trop humide

/ : Pas d’application

X : point d’attention à vérifier

(X) : point d’attention à considérer

: permet de résoudre (partiellement) le problème

Diagnostic résumé des points d‟attention

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Isolation de l‟enveloppe

Contenu :

Rappels théoriques

Introduction

Niveau d’isolation à atteindre

Les toitures


Les toitures plates

Les façades

Les planchers


Niveau d‟isolation à atteindre Quelles valeurs U envisager dans le cadre de travaux de rénovation énergétique ? On isole jamais de trop ! Mais il n‟y a pas que l‟isolation thermique (étanchéité à l‟air + ventilation + risque de surchauffe) Dans la mesure du possible : U < Umax des réglementations et respecter aussi les valeurs U recommandées pour l‟obtention des primes.

Élément de construction

Région flamande Région de

Bruxelles-Capitale

Région wallonne

Parois délimitant le volume protégé, à

l’exception des parois formant la séparation

avec un volume protégé adjacent :

– parois transparentes/translucides

– parois opaques :

- toitures et plafonds

- murs

- murs en contact avec le sol - planchers en contact avec l’environ-

nement extérieur

- autres planchers (planchers sur terre-

plein, au-dessus d’un vide sanitaire

ou au-dessus d’une cave en dehors

du volume protégé, planchers de

cave enterrés)

– portes et portes de garage (cadre

inclus)

U = 2,5 et U = 1,6 U = 2,2 et U = 1,3 U = 1,8 et U = 1,1

U= 0,3 ;0,27 ;0,24

U= 0,4 ;0,32 ;0,24 R= 1,0 ;1,2 ;1,4 Umax = 0,6 ;0,35 ;0,30

Umax = 0,4 ou R = 1,0 Umax = 0,35 ou R = 1,3 Umax = 0,30 ou R = 1,75

U= 2,9; 2,2; 2,0

U = 2,5 et U = 1,6

U = 0,3

U = 0,4 R = 1,0 U = 0,6

U = 0,4 ou R = 1,0

U = 2,9

U = 2,5 et U = 1,6

U = 0,3

U = 0,4 R = 1,0 U = 0,6

U = 0,4 ou R = 1,0

U = 2,9

Parois entre 2 volumes protégés situés sur

des parcelles adjacentes

Umax

= 1,0

Umax

= 1,0

Umax

= 1,0

Valeurs surlignées en jaune correspondent aux evolutions programmées pour janvier 2012 et janvier 2014

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Les primes régionales et fédérales (01/2011)

RW RBC RF FED

Toit Risol 3,5

m².K/W

Risol 4,0

m².K/W

Risol 3,0

m².K/W

Risol 2,5

m².K/W

Mur Risol 1,5 ou

2,0 m².K/W

Risol 1 ou 2,0

m².K/W

Risol 1,3

m².K/W

Plancher Risol 1,5 ou

2,0 m².K/W

Risol 2,0

m².K/W

Risol 1,2

m².K/W

Menuis. U 2,0

W/m².K

U2,0+Ug1,1

W/m².K

Ug 1,3

W/m².K

U 2,0

W/m².K



Dans le contexte actuel, nous recommandons de prévoir, lorsque cela est envisageable, les épaisseurs d‟isolants permettant d‟atteindre les valeurs U suivantes: Toiture U 0,18 … 0,22 W/m².K (Passive 0,15) Façade U 0,25 W/m².K (Passive 0,15) Sol U 0,50 W/m².K (Passive 0,15) Fenêtres U 1,50 W/m².K (Passive 0,8)

Ces niveaux d‟isolation thermique doivent permettre d‟atteindre des niveau globaux K30 à K35

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Les primes régionales et fédérales (01/2011)

Voir :

www.energie.wallonie.be (RW)

www.energiesparen.be (RF)

www.ibgebim.be (RBC)

www.prime-renovation.irisnet.be



Dans ce qui suit nous allons étudier les différentes techniques d‟isolation habituellement envisagées en rénovation pour les toitures, planchers et façades. Nous appliquerons une stratégie de rénovation énergétique à un bâtiment initialement dépourvu d‟isolation afin de voir quelles sont leur influence respective sur les performances énergétiques.

Pour ce faire, nous avons tenu compte des éléments standards suivants :

http://www.energie.wallonie.be/

http://www.energiesparen.be/

http://www.ibgebim.be/

http://www.prime-renovation.irisnet.be/



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Bâtiment de base : maison 3 façades

- Murs pleins 29 cm d‟épaisseur en briques TC ou murs creux non isolé 19/6/9

- Simples vitrages

- Toitures plates en BA non isolées

- Planchers en BA non isolés

- Présence de caves sous toute la surface du bâtiment

- Chaudière gaz à condensation

- Système de ventilation naturel



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Contenu :

Rappels théoriques

Introduction

Niveaux d‟isolation à atteindre

Les toitures


Les toitures plates

Les façades

Les planchers


Les toitures à versants :

Typologies les plus courantes :

1. Structure constituée de pannes et chevrons

2. Structure constituée de fermettes (préfabriquées ou non)

3. Structure constituée de panneaux sandwiches préfabriqués

Diagnostic de l‟enveloppe – Les toitures

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Isolation de l‟enveloppe – Les toitures

L‟isolation doit être positionnée de sorte à créer le plus petit volume protégé possible.

Si les combles sont utilisés comme espaces d‟habitation dans les versants

Dans le cas contraire isolation positionnée dans ou sur le plancher du grenier



L‟isolation se place soit :

• Entre les chevrons

• Sur les chevrons (remplacement de la couverture)

• Sous les chevrons

• Entre et sous/sur les chevrons

• Projection sur une sous-toiture rigide

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Isolation entre

les chevrons

U = 0,3 W/m².K

MW

(cm)

Cellulose

(plaques)

Cellulose

(soufflée)

Fibres Fibres

(Vrac)

17

13

22

14

22

15

22

15

32

www.cstc.be

R > Rmax = 3,33 m²K/W

U < Umin = 0,3 W/m²K



Isolation entre

les chevrons

U = 0,2 W/m².K

MW

(cm)

Cellulose

(plaques)

Cellulose

(soufflée)

Fibres Fibres

(Vrac)

26

20

32

22

50

23

32

23

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www.cstc.be

R > Rmax = 3,33 m²K/W

U < Umin = 0,3 W/m²K


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MW

(cm)

EPS

(cm)

XPS

(cm)

PUR

(cm)

PF

(cm)

CG

(cm)

Charpente

traditionnelle ou

chevrons de largeur

50 mm

U = 0,3 w/m².K

En complément à

une isolation

existante de 6 cm

10

7

10

7

10

7

8

6

10

6

12

9

Perlite

(plaques)

Cellulose

(plaques)

Liège

(plaques)

Cellulose

(soufflée)

Fibres Fibres

(Vrac)

14

12

14

8

12

/ 9

14

/

www.cstc.be

R > Rmax = 3,50 m²K/WIsolation de l‟enveloppe – Les toitures


MW

(cm)

EPS

(cm)

XPS

(cm)

PUR

(cm)

PF

(cm)

CG

(cm)

Charpente

traditionnelle ou

chevrons de largeur

50 mm

U = 0,2 w/m².K

En complément à

une isolation

existante de 6 cm

17

12

17

13

17

12

13

9

17

8

20

14

Perlite

(plaques)

Cellulose

(plaques)

Liège

(plaques)

Cellulose

(soufflée)

Fibres Fibres

(Vrac)

22

19

22

13

19

37

15

22

15

37

www.cstc.be

R > Rmax = 3,50 m²K/WIsolation de l‟enveloppe – Les toitures

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Que faire en l‟absence de sous-toiture ou de sous-toiture dégradée ?



Cette sous-toiture de „substitution‟ ne peut remplacer totalement une sous-toiture correctement posée (raccord avec la gouttière, passage au droit des pannes, etc.) mais elle permettra de protéger les finitions intérieures dans l‟attente que des travaux de renouvellement de la toiture soient réalisés.

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L‟étanchéité à l‟air et à la vapeur doit être assurée du côté chaud de l‟isolant (côté intérieur). Une attention particulière doit être portée au choix et à la mise en œuvre de cette membrane surtout en présence d‟une sous-toiture peu perméable à la vapeur (micro-perforé, sous-toiture bitumineuse, etc.).

Ne pas compter sur un film aluminisé car ce dernier ne sera pas continu. L‟ajout d‟une membrane complémentaire est le plus souvent souhaitable.



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Assemblage des lés au droit d‟un pignon/cloison/…

Au droit d‟un cloison à ossature

bois doublée, la barrière

d‟étanchéité à l‟air peut être collée

au moyen d‟une bande adhésive

Au droit d‟un pignon, la barrière

d‟étanchéité à l‟air est de préférence

collée sur une surface plane. Sur une

maçonnerie non enduite, il y a lieu

d‟utiliser un mastic épais (complété par

une latte de fixation)



Jonction maçonnerie / écran d‟étanchéité

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Trappe d‟accès au grenier

1

2

3



D‟autres solutions sont envisageables :

Pose de panneaux étanches à l‟air et à la vapeur fixés sur la face intérieure des chevrons et traitement de tous les joints (raccords entre les panneaux, au droit des pannes, des murs, fenêtres de toiture, etc.) utilisation de tape et/ou de mousse pour calfeutrer ces ouvertures.

Cette façon de procéder est généralement moins performantes que celle qui consiste à ajouter une membrane étanche à l‟air.

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L‟étanchéité à l‟air par l‟extérieur – mise en œuvre sur un support continu

En présence de finitions intérieures que l‟on souhaite conserver, l‟isolation extérieure (toiture sarking) peut constituer une option intéressante

1. chevron 2. panneautage ou voligeage 3. barrière d'étanchéité à l'air

et à la vapeur 4. isolation 5. sous-toiture 6. contre-latte 7. latte 8. tuile


L‟étanchéité à l‟air par l‟extérieur – mise en œuvre sur un support continu

Pour assurer l‟étanchéité à l‟air, il est préférable qu‟une barrière étanche à l‟air et à la vapeur soit prévue entre les chevrons et l‟isolant

La difficulté consiste à réaliser la continuité entre cette barrière étanche à l‟air et les finitions intérieures

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Toiture Sarking


Toitures Sarking

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Toitures sarking


Toiture sarking

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Contenu :

Rappels théoriques

Introduction

L‟audit énergétique

Les toitures


Les toitures plates

Les façades

Les planchers


Les toitures plates :

Typologies les plus courantes :

1. Structure constituée de gîtes et d‟un plancher de toiture (voliges, par ex.)

2. Structure „lourde‟ (béton, poutrain-claveaux, etc.)

Diagnostic de l‟enveloppe – Les toitures

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Diagnostic de l‟enveloppe – Les toitures Nécessité de travaux d‟assainissement

2 techniques d‟isolation:

Toiture chaude

Toiture inversée


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Isolation thermique des toitures plates – Toitures chaudes sans fixation mécanique

U R Type d'isolant λ min λ max épaisseur min épaisseur max

[W/m².K] [m².K/W] [W/m.K] [W/m.K] [cm] [cm]

0,30 3,33 MW 0,040 0,044 12,8 14,1

EPS 0,031 0,045 9,9 14,4

PUR 0,023 0,029 7,3 9,3

PF 0,022 0,038 7,0 12,1

CG 0,038 0,050 12,1 16,0

EPB 0,052 0,055 16,6 17,6

U R Type d'isolant λmin Λ max épaisseur min épaisseur max


0,25 4,00 MW 0,040 0,044 15,4 17,0

EPS 0,031 0,045 12,0 17,4

PUR 0,023 0,029 8,9 11,2

PF 0,022 0,038 8,5 14,7

CG 0,038 0,050 14,7 19,3

EPB 0,052 0,055 20,1 21,2

U R Type d'isolant λmin λ max épaisseur min épaisseur max


0,20 5,00 MW 0,040 0,044 19,4 21,4

EPS 0,031 0,045 15,1 21,9

PUR 0,023 0,029 11,2 14,1

PF 0,022 0,038 10,7 18,5

CG 0,038 0,050 18,5 24,3

EPB 0,052 0,055 25,3 26,7

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Isolation thermique des toitures plates – Toitures inversées

U Type d'isolant R'isolant lambda min lambda max épaisseur min épaisseur max


0,30 XPS 3,86 0,028 0,038 10,8 14,7



0,25 XPS 5,04 0,028 0,038 14,1 19,1



0,20 XPS 7,15 0,028 0,038 20,0 27,2

L’épaisseur d’isolant tient compte des pertes engendrées par le ruissellement de l’eau sous l’isolant. Epaisseur équivalente en toiture chaude pour un U = 0,2 W:m².K serait de 19 cm.


Isolation thermique des toitures plates

Compositions déconseillées :

Toiture froide

Pose en sous-face d‟une structure lourde : Technique à proscrire à cause des mouvements d‟ordre thermique de la structure

Pose entre les gîtes d‟une structure en bois : technique déconseillée à cause du risque de condensation interne

64

Toit froid

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Isolation de l‟enveloppe – Les toitures Condensation interne



Technique à nouveau envisagée et réalisée car permet la mise en œuvre d‟épaisseur d‟isolant très importante (utilisation de gîte de 200 à 400 mm de hauteur).

A la différence qu‟aucune ventilation à dessein n‟est réalisée entre l‟isolant et le support de l‟étanchéité. Cette technique est très fréquemment envisagée lors de l‟insufflation d‟isolant (cellulose, par exemple).

Le bon comportement hygrique dépend d‟un certain nombre de paramètres : climat intérieur favorable, pas enfermer d‟humidité de construction dans la structure, mise en oeuvre du pare-vapeur.

Conclusion : Point de vue thermique OK mais attention à la fraction bois. Le comportement thermique global peut être amélioré en prévoyant la mise en œuvre d‟un panneau d‟isolation thermique sur le plancher de toiture. Le comportement hygrique devra néanmoins être étudié avec précision (risque de condensation)

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La situation est plus complexe lorsqu‟il faut ajouter une couche d‟isolation thermique à une situation existante qui en comporte déjà une.

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Pour éviter cette situation, en l’absence d’étude hygrothermique spécifique, il y a lieu de placer une épaisseur d’isolation de sorte que sa résistance thermique soit 1,5 fois supérieure à celle qui est déjà présente.



Influence au droit des relevés : La hauteur disponible est-elle suffisante ?

Le problème se pose essentiellement au droit :

-Des baies donnant sur la toiture

-Des rives extérieures et en butée

-Des pénétrations de la toiture (cheminées, coupoles, ventilation, etc.)

Pour ces éléments des solutions peuvent être trouvées même si on est parfois amené à remplacer certains éléments (coupoles, par exemple). Il faut néanmoins veiller à réduire autant que faire ce peut les ponts thermiques

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Isolation thermique des toitures plates Influence au droit des relevés contre les murs en butée : La hauteur disponible est-elle suffisante ?

Le problème se pose essentiellement pour les relevés contre les murs creux. Le relevé doit rester sous le niveau de la membrane de drainage du murs creux

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Contenu :

Rappels théoriques

Introduction


Les toitures


Les toitures plates

Les planchers

Les façades


Isolation :

- Les planchers en bois sur cave

Isolation entre les gîtes et/ou sous celles-ci mais attention à l‟étanchéité à l‟air qui idéalement doit être assurée du côté chaud de l‟isolant.

- Les planchers lourds sur caves ou vide sanitaire

Isolation par le dessous généralement possible mais il aura lieu de traiter les ponts thermiques (en périphérie des façades, au droit des murs intérieur, etc.)

- Les planchers sur terre plein

La seule solution est d‟isoler par le dessus ce qui nécessite de nouvelles finitions. L‟épaisseur d‟isolant est souvent limitée par la hauteur disponible à moins … qu‟aucune structure n‟existe (revêtement carrelé sur une couche de sable, par exemple)

Isolation de l‟enveloppe – Les planchers

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Epaisseurs à mettre en œuvre :

Risol (m².K/W)

Epaisseur d’isolant en cm

LM EPS XPS PUR PIR

Cellulose soufflée

Fibres végétales ou animales (matelas)

1 3/5 4/5 3/5 2/4 4/10 4/6

1,5 5/7 5/7 5/7 3/5 6/15 6/9

1,75 5/8 5/8 6/8 4/6 7/18 7/11

2 6/9 6/9 7/9 5/7 8/20 8/12

3 9/14 9/14 11/14 7/11 12/30 12/18

Isolation de l‟enveloppe – Les planchers



Contenu :

Introduction


Les toitures


Les toitures plates

Les planchers

Les façades

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Les façades

La technique et le niveau d‟isolation qui pourra être atteint sera essentiellement tributaire des paramètres suivants :

La typologie de la paroi :

• Mur plein

• Mur creux

• Ossature bois

La technique d‟isolation envisagée :

• Isolation par l‟extérieur

• Isolation dans la coulisse (mur creux)

• Isolation par l‟intérieur

Le traitement des nœuds constructifs


Isolation de l‟enveloppe – Les façades

Epaisseurs à mettre en œuvre :

Epaisseurs d’isolant continu en cm

Λ = 0,025 W/m.K Λ = 0,032 W/m.K

Λ = 0,040 W/m.K

R=1,5 m²K/W 4 5 6

R=2 m²K/W 5 6 8

R = 3 m²K/W 8 10 12

R = 4 m²K/W 10 13 16

R = 5 m²K/W 13 16 20

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Les façades – isolation des murs creux existants

Injection ou insufflation des murs creux :

Produits :

Mousses synthétiques PUR et UF (urée-formaldéhyde)

Fibres hydrofugées (laine de roche et laine de verre)

Granulats (billes d‟EPS + liant, la perlite et les granulats de verre recyclé)

Pour les granulats qui ne sont pas liés, il faut obturer les orifices afin d‟éviter qu‟ils ne s‟échappent de la coulisse




Avantages :

- Technique relativement simple et peu coûteuse

- Pas de changement ni des finitions intérieures ni de l‟aspect extérieur

- Point de vue hygrothermique OK

- Améliore sensiblement la situation quant au risque de condensation superficielle et d‟hygroscopicité tout du moins en l‟absence de ponts thermiques (linteaux, bas des façades, etc.).

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limitations :

- épaisseur d‟isolant est limitée à la largeur de la coulisse. On considère habituellement que cette technique n‟est possible que si la coulisse a une épaisseur > 4 à 5 cm

- Contraintes thermiques et hygriques du parement plus élevées (risques de fissuration et de gélivité)

- Traitement des ponts thermiques

souvent plus compliqué


Isolation dans la coulisse existante


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limitations :

- stabilité du parement. Elle doit être assurée par des crochets de liaison avec le mur porteur. Ils doivent être en nombre suffisant (4 à 6/m²) et en bon état (corrosion).

Une inspection de la coulisse (endoscope, sondage au droit d‟un angle, etc.) doit permettre de se faire une idée à ce sujet.




limitations :

- risques d‟infiltrations d‟eau

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Principe de fonctionnement d'un mur creux

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Le parement = la barrière à l'eau

la coulisse = la chambre de décompression

L'enduit intérieur = l'étanchéité à l'air

Principe fondamental de fonctionnement :

L'eau peut traverser le parement (4 à 10 l/m².jour) et s'écouler derrière celui-ci


Recommandations :

- pas d‟isolation si des problèmes d‟humidité sont décelés

- Le parement doit pouvoir sécher technique d‟isolation à éviter avec des parements étanches à la vapeur d‟eau (briques peintes, briques émaillées, etc)

- creux étroits augmentent le risque de pontage de la coulisse (> 4 à 5 cm)

- Attention aux rétrécissements locaux dus par exemple aux bavures de mortier garder un espace libre de minimum 30 mm

- Une hydrofugation du parement constitue certainement un plus


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Recommandations :

- éviter la post isolation par injection ou insufflation de la coulisse si l‟exposition est très sévère. Le risque concerne davantage la transmission d‟humidité au droit des inévitables points singuliers (balèvres de mortier, par exemple) car à ces endroits l‟épaisseur d‟isolant peu être réduite et l‟eau peut atteindre la maçonnerie intérieure.

A éviter si exposition sévère : exposition directe à la mer et en zone à végétation négligeable, à une hauteur supérieure à 12 m (catégorie III) ou 25 m (catégorie IV), si parement est très perméable (blocs de béton, par exemple)

- Contrôle à postériori (thermographie)



Isolation par l'extérieur


Différentes techniques possibles :

• Système d'enduit sur isolant thermique

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Différentes techniques possibles :

• Bardage isolé

• Systèmes spéciaux




Avantages :

- Continuité de l’isolant

La façade est entièrement recouverte par l'extérieur

Dans le cas d'un mur creux isolé par l'extérieur, il est souhaitable de remplir la coulisse au préalable (de préférence par un isolant insufflé ou injecté) de sorte à éviter toute pénétration d'air extérieur dans cette coulisse.

- Contrôle de pose aisé

- Moins de risque de ponts thermiques

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Avantages :

- Pas de perte de place à l’intérieur

- Façades protégées (pluies, gel, sollicitations thermiques)

- Possibilité de mettre en œuvre des épaisseurs d’isolant importantes (jusque 35 cm !)

- Risque de condensation interne quasi inexistant

- Masse thermique préservée (confort d’été)

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Mais :

- Le soin apporté à la conception et à la réalisation des détails est primordial !



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système de plaquettes de brique sur isolant thermique

• L'étanchéité du système réside dans la continuité de l'isolation sous-jacente; les joints entre les panneaux doivent donc être remplis de mousse. Ce remplissage doit être parfaitement continu.

• Les bords des panneaux sont pourvus d'une chambre d'injection permettant de favoriser la continuité de la mousse gonflante mais cette injection se fait sans contrôle visuel autre que le refoulement du produit de calfeutrement.




Infiltrations derrière un système de plaquettes de brique sur isolant thermique : explications

• Principe d’étanchéité : l’étanchéité doit donc être assurée par des panneaux posés perpendiculairement les uns aux autres. Leurs jonctions sont injectées de produit de calfeutrement. Difficultés au droit des angles et des points singuliers surtout s’il n’existe pas de pièces de raccord ad hoc.

• Raccord au droit des baies

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Isolation par l'intérieur : présentation


Doublage intérieur au

moyen d'une structure

secondaire

Ce n’est pas la technique la plus favorable mais elle permet de diminuer sensiblement les déperditions thermiques et d’améliorer le confort thermique lorsqu’une intervention par l’extérieure n’est pas envisageable.

Désavantages : -Risques de condensation interne -On modifie le potentiel d’assèchement des murs l’humidification des parois exposées peut pénétrer sur une profondeur plus importante (! aux parois fortement exposées qui peuvent nécessiter une protection complémentaire) -Analyse et traitement des nœuds constructifs


Isolation par l'intérieur : étanchéité à l'air


Le doublage doit être étanche à l'air afin d’ :

Eviter la pénétration d'air intérieur derrière l'isolant

Eviter la circulation d'air autour de l'isolant et donc privilégier la pose qui consiste à plaquer l’isolant contre la paroi à isoler

Rotation d’air autour de l’isolant

Pénétration d’air intérieur

Quantité élevée de condensats!

Prises électriques et interrupteurs = risque de passage d’air intérieur derrière l’isolant!

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Isolation par l'intérieur : étanchéité à la vapeur


La nécessité d'un pare-vapeur peut s'évaluer grâce à des simulations informatiques au moyen de logiciels permettant des études dynamiques.

Les paramètres choisis pour effectuer ces simulations influencent cependant considérablement les résultats obtenus.

Si le climat intérieur reste relativement sec (classe de climat 1 ou 2), un pare-vapeur (ou freine-vapeur) présentant un µd > 2 à 5 m est souvent suffisant.


Isolation par l‟intérieur – modification du potentiel d‟assèchement

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Isolation par l‟intérieur



Quelques conseils :

- Déplacement des radiateurs

- Prévoir une gaine technique entre la finition et l‟isolant pour éviter que les prises ne perce la couche d‟isolation

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Quelques conseils :

- Ne pas envisager la technique sans protection extérieure si des dégradations par le gel des briques et/ou des joints de mortier sont présentes.

- Ne pas envisager la technique si des infiltrations sont visibles (orientation entre le sud et l‟ouest)

- Traiter au mieux les nœuds constructifs



Voir http://www-climat.arch.ucl.ac.be/

http://www-climat.arch.ucl.ac.be/



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Situations initiales :

- Murs pleins en briques de TC de 30 cm d‟épaisseur ou murs creux non isolés

- Planchers sur cave en béton armé de 15 cm d‟épaisseur

- Toiture en béton armé de 15 cm d‟épaisseur + forme de pente de 5 cm d‟épaisseur

- Menuiseries en bois simple vitrage

- Chaudière à condensation au gaz

- Production d‟eau chaude instantanée

- Système de ventilation A

Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global


Intégrer les plans de la maison de base


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Stratégie de rénovation :

1. Remplacement des menuiseries par de nouveau châssis bois (U = 2,2 W/m².K) équipés de double vitrage (U = 1,1 W/m².K) ou menuiseries „passives‟ (Uch = 0,9 et Ug = 0,7 W/m².K)

2. Isolation toiture U = 0,25 W/m².K (10 cm PUR, par exemple)

3. Isolation plancher R = 2,25 m².K/W (8 cm PUR, par exemple)

4. Isolation murs pleins (par l‟extérieur et l‟intérieur) U = 0,32 W/m².K (10 cm de LM ou EPS)

5. Situation très isolée où les différentes épaisseurs d‟isolant ont été considérablement augmentées

Pour ces différentes situations, nous avons calculé le niveau K, E et Espec. Pour ce faire, nous avons dû faire des hypothèses sur l‟étanchéité à l‟air du bâtiment



Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global Sans NC

VARIATION Elément U [W/m²K]

Uw [W/m²K]

K Ew Espec

A1 Murs pleins, simple vitrage Murs 2,38 240 314 546 v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 4,44 Vitrage 5,00 Porte 4,00 Toit plat 4,33

Plancher cave Rt=0.12 A21 Murs pleins, double vitrage Murs 2,38 211 282 491

v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61 Vitrage 1,10 Porte 3,00 Toit plat 4,33

Plancher cave Rt=0.12

A22 Murs pleins, triple vitrage Murs 2,38 203 272 474 v50=12m³/h.m² Châssis 0,91 0,94 Vitrage 0,70 Porte 0,80 Toit plat 4,33


A3 Murs pleins, double vitrage, toit isolé Murs 2,38

123 180 313



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Sans NC VARIATION Elément U

[W/m²K] Uw

[W/m²K]

K Ew Espec

A4 Murs pleins, double vitrage, toit et planch. isolés Murs 2,38 104 158 275 v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61 Vitrage 1,10 Porte 3,00 Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=2.23

A51 Murs pleins, double vitrage, toit, planch. et murs isolés Murs 0,32

38 90 157

v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61 Vitrage 1,10 Porte 3,00 Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=2.23

Isolation murs par intérieur (inertie mi-lourd > peu-lourd) 38 94 163

v50=6m³/h.m² 38 83 145 A52 Murs pleins, triple vitrage, toit, planch. et murs

isolés Murs 0,32 31 86 149



v50=6m³/h.m² 31 79 138 v50=2m³/h.m² 31 75 130

A62 Murs pleins, triple vitrage, toit, planch. et murs isolés RENF Murs 0,20

22 78 136



v50=6m³/h.m² 31 72 125 v50=2m³/h.m² 31 69 119


On peut donc constater :


K E Espec Conso. l/m² ou m³/m²

Situation de base

240 314 546 55

A 21 211 282 491 49

A 3 123 180 313 31

A 4 104 158 275 27,5

A 51 38 90 157 16

A 52 31 86 149 15

A 62 22 78 136 13,5

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Ces calculs ont été fait sans tenir compte des nœuds constructifs :

-Raccords latéraux des châssis

-Raccords aux linteaux des châssis

-Raccords aux seuils des châssis

-Raccords au dépassant de toiture

-Raccords d‟angle (murs extérieur)

-Raccords au bas des façades

-Raccords planchers de cave/murs intérieurs

-Raccords façades/murs de refend

-Raccords plancher intermédiaire/façade





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Condensation superficielle – ponts thermiques




Situation sans nœuds

constructifs

Détails correctement

étudiés

Détails non étudiés

K E Espec K E Espec K E Espec

A51 int.

38 94 163 48 102 177 63 115 201

A51 ext.

38 90 157 44 95 165 52 103 178

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Elément U [W/m²K

]

Uw [W/m²K

]

K Ew Espec

Murs creux, simple vitrage Murs 1,04 197 263 459

v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 4,44

Vitrage 5,00 Porte 4,00 Toit plat 4,33

Plancher cave Rt=0.12 Murs creux, double vitrage Murs 1,04 168 232 403



Murs creux, triple vitrage Murs 1,04 160 222 387

v50=12m³/h.m² Châssis 0,91 0,94

Vitrage 0,70 Porte 0,80

Toit plat 4,33


Murs creux, double vitrage, toit isolé Murs 1,04 80 131 238

v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61

Vitrage 1,10

Porte 3,00

Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=0.12 Murs creux, double vitrage, toit et planch. isolés Murs 1,04 61 111 193

v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61

Vitrage 1,10

Porte 3,00

Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=2.23 Murs creux, double vitrage, toit, planch. et murs isolés Murs 0,43 41 97 167

v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61

Vitrage 1,10

Porte 3,00

Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=2.23

v50=6m³/h.m² 41 89 155 Murs creux, triple vitrage, toit, planch. et murs isolés Murs 0,43 35 88 153

v50=12m³/h.m² Châssis 0,91 0,94

Vitrage 0,70

Porte 0,80

Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=2.23

v50=6m³/h.m² 35 81 141 v50=2m³/h.m² 35 77 134




Situation sans nœuds

constructifs

Détails correctement

étudiés

Détails non étudiés

K E Espec K E Espec K E Espec

A51 int.

38 94 163 48 102 177 63 115 201

A51 ext.

38 90 157 44 95 165 52 103 178

Murs creux

41 97 167 55 109 192

Documents

Centre Scientifique et Technique de la Construction ... · Session 3 : Isolation thermique de ... Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment –cours d'hiver 2010 20