CSTB_Etude Hygro Parois Ossature Bois

8/13/2019 CSTB_Etude Hygro Parois Ossature Bois

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Etude finance par la DHUP, CODIFAB et FBF

ETUDE HYGROTHERMIQUE de lINFLUENCE dePLUSIEURS PARAMETRES

dans des PAROIS OSSATURES BOIS

SYNTHESE

22 fev.-11


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SYNTHESE de lETUDE HYGROTHERMIQUE des PAROIS OSSATURES BOIS

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Table des matires

1.DEFINITIONS ET SYMBOLES....................................................................................... 61.1Humidit relative ........................................................................................... 61.2Caracteristiques des materiaux ..................................................................... 61.2.1Porosit ........................................................................................................ 61.2.2Teneur en eau ............................................................................................... 61.2.3Courbe isotherme de sorption .......................................................................... 71.2.4Permabilit la vapeur deau ......................................................................... 71.2.5Permance la vapeur deau ........................................................................... 71.2.6Coefficient de permance la vapeur deau ...................................................... 71.2.7Epaisseur de couche dair de diffusion quivalente.............................................. 81.3Transfert dhumidit ...................................................................................... 81.4Climats ........................................................................................................... 8

2.PRESENTATIONSDESMOYENSDECALCULS ........................................................ 93.CAHIERDESCHARGES ......................................................................................... 9

3.1Hypothses .................................................................................................... 93.2Donnes ncessaires aux modles de calculs ................................................ 93.3Prsentation des parois ................................................................................. 93.3.1Configurations .............................................................................................. 103.4Caractristiques des composants des parois ................................................ 113.4.1Liste des composants .................................................................................... 113.5Ambiances extrieures et intrieures .......................................................... 123.5.1Ambiances extrieures ................................................................................... 123.5.2Ambiances intrieures ................................................................................... 12

4.DETAILSDESCONFIGURATIONSETDESCASDEFIGURESCALCULES ................. 135.RESULTATSDECALCULSETANALYSES .............................................................. 14

5.1Cas de figure de la configuration 1 .............................................................. 175.2Cas de figure de la configuration 2 .............................................................. 175.3Cas de figure de la configuration 3 .............................................................. 195.4Cas de figure de la configuration 4 .............................................................. 195.5Autres Cas de figure .................................................................................... 205.6Conclusions gnrales ................................................................................. 215.6.1Influence du type disolant ............................................................................. 215.6.2Influence de la barrire la vapeur deau ........................................................ 215.6.3Influence de la caractristique de permance la vapeur deau du pare pluie .......225.6.4Influence des climats ..................................................................................... 225.6.5Influence de la production de vapeur dans le local (W/n) ................................... 235.6.6Influence de la configuration .......................................................................... 235.6.7Influence des fentes ...................................................................................... 235.6.8Influence de lpaisseur de la structure ............................................................245.6.9Influence du voile travaillant de contreventement ............................................. 245.6.10 Paramtrage entre barrire la vapeur deau et voile travaillant de

contreventement ........................................................................................... 245.6.11 Conclusions gnrales ...............................................................................24


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Nomenclature

c Chaleur spcifique [J/(kgK)] thR Rsistance thermiquequivalente [m.K/W]

d Epaisseur [m] R Constante des gazparfaits [J/(molK)]

vD Coefficient de diffusionmolculaire

[m/s] r Rapport de mlange [kg/kg]

kD Coefficient de diffusionKndsen

[m/s]ds

paisseur dairquivalente pour ladiffusion de vapeur deau

Teneur en eau massique

[m]

[kg/kg ] ou en[%]

wD Diffusivit hydrique [m/s] V Volume [m 3 ]

G Taux de productiondhumidit [kg/h] W Humidit absolue [kg/m 3 ]

lg Densit de flux de liquidesurfacique [kg/(ms)]

w Teneur en eau en massepar volume [kg/m

3 ]

vg Densit de flux de vapeur [kg/(ms)]

ch Coefficient dchangeconvectif thermique [W/(mK)]

mh Coefficient dchangeconvectif massique [m/s]

lK Permabilit liquide dumatriau [kg/msPa]

lpm Libre parcours moyen [m]

0 Permabilit la vapeurdeau de lair [kg/(msPa)]

vL Chaleur latente devaporisation de leau

[J/kg] p ()Permabilit du matriau la vapeur deau [Kg/(msPa)]

Masse molaire [kg/mol] Porosit [m 3/m 3 ]m Masse [kg] Temprature [C]

n Taux de renouvellementdair [h

1 ] Conductivit thermique [W/(mK)]

lp Pression liquide [Pa]

Facteur de rsistance la

vapeur deau [-]

vp Pression partielle devapeur

[Pa] l Viscosit cinmatique duliquide

[m/s]

sp s

Pression de succion ousuccion

[Pa] Excdent dhumidit [kg/m 3 ]

satp

satvp ,

Pression de vapeursaturante [Pa] p

W Permance la vapeur [kg/(msPa)]

q Densit de flux de chaleur [W/m] Masse volumique [kg/m 3 ]kq Dbit massique Kndsen [kg/s] (HR) Humidit relative [-]

vdiffq Dbit massique diffusif [kg/s] Teneur en eau volumique[m

3

/m

3

]


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Le march de la construction ossature bois est en volution tant qualitative quequantitative. Par ailleurs laugmentation du niveau rglementaire des performancesthermiques des enveloppes des btiments gnre une demande croissante de parois forte isolation thermique, impliquant la mise en uvre de doublages isolants. Cesnouveaux standards constructifs sont aujourdhui en dehors des domaines dapplicationdes documents normatifs concernant la filire bois construction.

De plus, on constate une demande croissante des parois permettant un maximum detransferts dhumidit suite lapparition sur le march de barrires et matriaux pluspermables la vapeur deau ainsi que la conception de systmes constructifs (doriginescandinave, allemande, suisse, autrichienne,) autorisant de forts transferts dhumiditdans les parois.

Les dispositions constructives de lactuel DTU 31.2 - Construction de maisons etbtiments ossature en bois - rendent obligatoire la mise en uvre de barrires ladiffusion de vapeur, caractrises en terme de rsistance la diffusion la vapeur deaupar des valeurs Sd minimales de 18 m. Cette valeur de Sd relativement leve ne permet

pas des transferts de vapeur importants.Le DTU 31.2 comporte galement une rgle dite des 2/3 1/3 en ce qui concerne lesdoublages intrieurs et la position du film barrire la vapeur deau, qui est incompatibleavec les configurations de parois actuelles et qui ne prend pas en compte lecomportement dynamique et les proprits hygroscopiques des matriaux.

Lobjectif de la prsente tude est donc de mettre en vidence lincidence des diffrentsconstituants des parois ossature bois sur les transferts de vapeur deau. Lanalyse desdiffrents rsultats doit permettre la commission de normalisation du DTU 31.2 destatuer sur la rvision de fond entreprise sur le DTU 31.2 qui dmarrera dbut 2011.

Pour atteindre cet objectif des calculs de transferts coupls temprature-humidit

travers des parois verticales ossatures bois doivent tre raliss.

Ce document nest pas normatif. Il ne remplace pas le DTU 31.2. Il ne prjuge en riensur les dcisions misent par la commission de normalisation.

Dans toute paroi de btiment se produisent la fois des changes thermiques et destransferts de vapeur d'eau qui dpendent les uns des autres. Par exemple, la figure 1reprsente les changes hygrothermiques d'une toiture incline en fonction desconditions intrieures et extrieures.

Figure 1 - Reprsentation schmatique des effets de temprature et d'humidit et de leurs directions [1].


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La plupart des matriaux utiliss dans la construction des btiments sont des matriauxporeux dont une partie et ventuellement la totalit des pores sont interconnects, lesrendant permables la vapeur d'eau. Par ailleurs, certains matriaux sonthygroscopiques, c'est--dire qu'ils sont aptes fixer l'humidit ce qui peut induiredes modifications de leurs caractristiques physiques, notamment mcaniques et

thermiques. titre d'exemple, l'humidit capte peut augmenter la conductivitthermique des matriaux jusqu'alors isolants induisant une dpense d'nergiesuprieure en chauffage. Il est alors ncessaire de contrler les transferts d'humidit afinde limiter la dgradation des matriaux pouvant entraner d'une part une fragilisationstructurelle et d'autre part un affaiblissement de leurs proprits physiques.Les dgradations structurelles ne sont pas les seuls phnomnes craindre, un autrefacteur doit tre pris en compte : le niveau de confort des occupants. En effet, unexcs ou un manque d'eau peuvent tre la cause d'un inconfort plus ou moins sensiblepour les occupants.Les symptmes les plus couramment rencontrs sont l'apparition de condensation sur lesfentres, de moisissures sur les murs et de ractions allergiques provenant de cesmoisissures.

Il faut donc se proccuper de ces phnomnes tant pour l'occupant que pour laprennit du patrimoine immobilier. Il est important de dterminer o et quand desrisques nuisibles d'humidit sont craindre pour mieux les prvenir. De plus, lesrenforcements prvus de l'isolation thermique de l'enveloppe des btiments neufs et sonextension aux btiments existants sont susceptibles de modifier notoirement leurquilibre hygrothermique. La gestion de l'eau doit donc tre prise en compte ds laconception des btiments neufs pour rduire les risques de dsordres ultrieurs et lorsd'une rhabilitation pour prserver le bti.

Les rsultats sont analyss pour dterminer linfluence sur ces transferts dhumidit desdiffrents produits intgrs la paroi et notamment les pares vapeur et les panneaux devoile travaillant de contreventement qui sont considrs comme des barrires la vapeurdeau vis--vis des autres produits.Diffrentes configurations ont t dfinies par les demandeurs pour valider ces influencessur une reprsentativit des parois rencontres dans la construction.Les conditions dhumidit dans les diffrents matriaux sont obtenues partir de calculseffectus avec le logiciel WUFI .Ce logiciel a t dvelopp par le Fraunhofer Institut Bauphysik de Holzkirchen enAllemagne. Il a t valid par des mesures en situations relles par linstitut. Depuis quele CSTB utilise cet outil, il a t compar dautres logiciels dvelopps par EDF et parles universitaires sur des cas concrets. De plus depuis deux ans une tude spcifique surles constructions ossatures bois a t engage. Des mesures sont ralises dans lesparois et des comparaisons ont t ralises avec les rsultats obtenus par le logicielavec comme donnes dentres les diffrentes conditions aux limites. Toutes ces tudesont montr que le logiciel WUFI a donn des rsultats trs proches des mesures dans les

limites acceptables de lutilisation de louil.Cet outil a t utilis pour dfinir les limites dutilisation de produits et (ou) procdsdans le cadre de lAvis Technique.Les donnes dentres par contre ont une incidence non ngligeable sur les rsultats decalculs.Dans cette tude les diffrents paramtres dentre ont t dfinis avec les demandeurs.Les objectifs de cette tude sont dtudier tous les paramtres influenant les transfertshygrothermiques travers les parois ossature bois.Les paramtres pouvant influencer les transferts sont les suivants :

- 1- le climat (4 zones climatiques, Nancy, Brest, La Pesse (Montagne) et Nice),- 2- le type disolant thermique entre montants (trois types disolant, Laine

minrale (MW), ouate de cellulose (CF) et fibre de bois (WF)),

- 3- lemplacement du voile travaillant de contreventement(ct intrieur ouct extrieur),


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- 4- le type de voile travaillant de contreventementdont la caractristique estvariable,

- 5- le type de barrire la vapeur deau (4 valeurs de Sd 18, 10, 5m et sans),- 6- lemplacement de la barrire la vapeur deau (ct intrieur ou au milieu

de la paroi),- 7- le doublage intrieur (association dune isolation intrieure avec diffrents

types disolant),- 8- lisolation extrieure (association dune isolation extrieure avec diffrents

types disolants),- 9- la largeur des montants (deux largeurs de montants),- 10- climat intrieur (W/n= 5g/m3sauf en priode estivale).

Les paramtres sont nombreux.De plus, pour chacun des paramtres, diffrentes valeurs sont prendre en compte.Le nombre de cas peut tre considrable si lensemble des cas de figure potentiel estcalcul.Il faut dans ce cas dissocier les influences des paramtres et les analyser sparment.

Ensuite une analyse est ralise dans sa globalit pour faire ressortir les paramtres lesplus importants et ainsi ne garder que les cas critiques.

1. DEFINITIONS ET SYMBOLES

1.1 HUMIDITE RELATIVE

Lhumidit absolue W de lair est dfinie comme tant la quantit de vapeur deau

contenue dans lair. Elle est exprime en kg/m3 :V

mW v=

[1]

O V est le volume de lchantillon de lair humide et mvla masse de vapeur deau

Si lair nest pas satur dhumidit alors lhumidit absolue de lair est infrieure celleobtenue la saturation. On peut de ce fait dfinir une grandeur correspondant au

rapport entre lhumidit absolue et sa valeur la saturation :SW

W.100= (%) [2]

Cette grandeur est galement frquemment note HR.

1.2 CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX

1.2.1 POROSITE

La porosit dun matriau est le rapport du volume des vides sur le volume total.

1.2.2 TENEUR EN EAU

Teneur en eau massique : uLa teneur en eau massique dun matriau est le rapport de la masse deau contenue dans

le matriau sur la masse du matriau sec. Elle est exprime en kg/kg :s

e

m

mu=

[3]

O meest la masse deau contenue dans le matriau et msla masse du matriau ltatsec


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Teneur en eau en masse par volume : wLa teneur en humidit en masse par volume est le rapport de la masse deau sur le

volume du matriau sec. Elle est exprime en kg/m3.Il existe une relation entre la teneur en eau massique et la teneur en eau en masse

par volume : uw 0= [4]

O 0 est la masse volumique du matriau sec.

Teneur en eau voileumique : La teneur en eau volumique est le rapport du volume deau sur le volume du

matriau sec. Elle peut tre dtermine partir de la teneur en eau massique laide de

la formule suivante : uw

0=

[5]

O 0 est la masse volumique du matriau sec et w celle de leau ( 6,997 .kg/m

3

23C).

1.2.3 COURBE ISOTHERME DE SORPTION

Courbe traduisant laccroissement de la teneur en eau en fonction de lhumidit relativepour un matriau donne une temprature donne.

1.2.4 PERMEABILITE A LA VAPEUR DEAU

La permabilit dun matriau pdfinit sa capacit se laisser traverser par un fluidesous laction dune pression entre ses deux faces opposes. Il sagit du rapport de laquantit de vapeur deau traversant un matriau par unit dpaisseur, de temps et parunit de diffrence de pression de vapeur rgnant de part et dautre du matriau.Cette grandeur dpend des caractristiques physiques du matriau telles que le diamtredes pores, la gomtrie des vides, lpaisseur

1.2.5 PERMEANCE A LA VAPEUR DEAU

La permance dun matriau homogne est le rapport de la permabilit la vapeurdeau du matriau et de son paisseur.

Soit :dW

p

p

= [kg/(m.s.Pa)] [6]

1.2.6 COEFFICIENT DE PERMEANCE A LA VAPEUR DEAU

On dfinit le facteur de rsistance la diffusion dun matriau comme le rapport de lapermabilit la vapeur deau de lair sur sa propre permabilit.

On a :p

o

= [-] [7]

Avec la permabilit la vapeur deau de lair :0

81.0710*2p

To

= [kg/(m.s.Pa)] [8],

O p0est la pression atmosphrique en Pa


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1.2.7 EPAISSEUR DE COUCHE DAIR DE DIFFUSION EQUIVALENTE

Il sagit de lpaisseur dune couche dair telle quelle ait la mme permance quunecouche de matriau dpaisseur d donne.On a: sd= .d [m] [9]

1.3 TRANSFERT DHUMIDITE

Le transport dhumidit en milieux poreux rsulte dune composition de diffrentsphnomnes lorigine du mouvement de chacune des phases prsentes (liquide etvapeur). La part de chacun de ces mcanismes sur la quantit deau fixe dpendparticulirement des proprits du matriau (porosit), des conditions climatiques danslequel il est plac (pression et temprature) et enfin de la nature de la phase aqueuse(liquide ou vapeur). On abordera successivement les transferts dans la phase gazeusepuis les transferts induits par la prsence de pores remplis deau.

Les phnomnes physiques de transferts coupls de chaleur et dhumidit sont lheure actuelle assez largement connus. Ils rsultent du transport simultan des phasesliquide et gazeuse prsentes dans le milieu poreux.

1.4 CLIMATS

Lvaluation des risques encourus ncessite une bonne connaissance du climatenvironnant. En effet, lhumidit relative, la temprature mais aussi la pluie battante, levent et lensoleillement sont autant de paramtres intervenant dans la cration duneambiance environnante plus ou moins propice ces problmes dhumidit.

Pour lambiance intrieure lhumidit relative correspond la quantit deau contenuedans lair extrieur qui entre dans le local auquel est ajoute la quantit deau produite lintrieur du local (cuisson, production humaine, etc).

La production de vapeur est dfinie par :

nWeinV

G/===

[10]

avec : G : taux de production dhumidit intrieure en kg/hn : taux de renouvellement dair en h-1V : volume intrieur du btiment en m3

Un ensemble de valeurs est donn pour approximer (appel galement classedhygromtrie et not W/n) dpendant de la classe du btiment. Les valeurs de W/ndfinient dans les DTU sont :

Classe dhygromtrie W/n Btiment

Faible W/n 2.5 g/m3 Zone de stockage ; bureau ; commerce

Moyenne 2.5 g/m3 < W/n 5 g/m3 Logements faible taux doccupation

Forte 5 g/m3 < W/n 7.5 g/m3Logements fort taux doccupation,

gymnases, cuisines, cantines,

Trs forte 7.5 g/m3 < W/nBtiments spciaux : piscines,

brasseries, laveriesTableau 1 : excs dhumidit pour chaque classe dhygromtrie


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2. PRESENTATIONS DES MOYENS DE CALCULS

Le logiciel utilis WUFI est un logiciel du commerce. Ce logiciel est bas sur larsolution des quations dfinies ci-avant.

Cest un logiciel qui permet de simuler les transferts thermiques, de vapeur deau etdeau liquide.Le logiciel WUFI permet, partir des paramtres dentre, de simuler la temprature etlhumidit en tous points des produits constituants la paroi.La description du logiciel WUFI est donne enANNEXES.Les calculs seront raliss pour simuler les transferts sur une priode de trois ans et pourun local situ Nancy, Brest, La Pesse et Nice.

3. CAHIER DES CHARGES

3.1 HYPOTHESES

Le pare vapeur est suppos continu et correctement pos (aucun trou).La lame dair ventile dont il est question par la suite est celle situe entre le bardagerapport et le reste de la paroi. Selon les configurations, elle existe ou non et quand elleexiste, elle est ventile.

Les transferts dair sont ngligs.

3.2 DONNEES NECESSAIRES AUX MODELES DE CALCULS

Les paramtres dentre pour chaque constituant sont les suivants :- la rsistance la diffusion de vapeur deau (, sans dimension) ( ddS /= ),

- la courbe de sorption (variation de la teneur en eau dun produit en quilibre dansdes ambiances diffrents taux dhumidit),

- la conductivit thermique (, en W/(m.K)),- la chaleur spcifique (Cp, en J/(kg.K)),- la porosit (sans dimension),- la masse voileumique (, en kg/m3).

3.3 PRESENTATION DES PAROIS

Les parois ont t choisies en collaboration avec les reprsentants des professions desconstructeurs de maisons ossatures bois et des fabricants de matriaux intervenantsdans les parois.

La paroi de rfrence correspond la configuration 1. Ensuite les autres configurationsont t dfinies en fonction des pratiques de mise en uvre rencontres ces dernierstemps sur les chantiers. De plus ces parois sont des configurations destines rpondre la RT 2012.

Ces diffrentes configurations sont reprsentes ci-aprs :


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3.3.1 CONFIGURATIONS

La configuration 1 est une configurationclassique reprsentative du march actuel.

La configuration 2 est une configurationclassique auquelle il a t rajout unisolant du ct intrieur. Cette isolation estdonc place entre la plaque de pltre et labarrire la vapeur deau.

Figure 2- Reprsentation schmatique de la paroiCONFIGURATION 1.

Figure 3- Reprsentation schmatique de la paroiCONFIGURATION 2.

La configuration 3 correspond laconfiguration 2 avec le voile travaillant de

contreventement cette fois plac du ctintrieur entre les deux couches disolant etavec le rajout dune isolationcomplmentaire du ct extrieur.

La configuration 4 correspond laconfiguration 3 avec le voile travaillant de

contreventement plac du ct intrieurmais en ne mettant pas de couchedisolation du ct intrieur.

Figure 4 - Reprsentation schmatique de la paroiCONFIGURATION 3.

Figure 5 - Reprsentation schmatique de la paroiCONFIGURATION 4.


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Dautres configurations ont t analyses etnotamment pour dfinir limportance dunpassage dans la barrire la vapeur deauet de lincidence des climats.

Figure 6 - Reprsentation schmatique de la paroiCONFIGURATIONS complmentaires.

3.4 CARACTERISTIQUES DES COMPOSANTS DES PAROIS

3.4.1 LISTE DES COMPOSANTS

Les parois dfinies ci-dessus comportent :

Un revtement extrieur Une lame dair ventile (lair de la lame dair sera suffisamment ventil pour

que sa temprature et humidit soient gales la temprature et lhumiditde lair ambiant extrieur),

Un pare pluie, Un isolant entre le montant de lossature, Un montant dossature bois en sapin Un voile travaillant de contreventement ralis par des plaques dOSB type III

ou IV ou CTB X, (fix diffrents endroits de la paroi suivant les cas defigures),

Un pare vapeur (avec des valeurs de Sd diffrentes suivant le cas de figure), Une seconde couche disolant, une plaque de pltre cartonne.


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Tableau 2 : Caractristiques des diffrents composants des parois.

3.5 AMBIANCES EXTERIEURES ET INTERIEURES

3.5.1 AMBIANCES EXTERIEURES

Les climats des ambiances extrieures utiliss dans les calculs sont les suivants :

- Un climat de plaine dfavorable (NANCY),

- un climat de zone ctire (BREST),

- un climat de montagne (LA PESSE),

- un climat mditrannen (NICE).Les calculs sont effectus pour une paroi verticale expose au nord.

3.5.2 AMBIANCES INTERIEURES

En hiver (1eroctobre 30 avril)

La temprature de lambiance intrieure est prise gale 20C en hiver CT = 20int Lhumidit relative intrieure correspond la quantit deau contenue dans lair extrieurqui entre lintrieur du local auquel est ajoute une quantit deau correspondant la

production de vapeur deau de cuisson, par les humains, lors des douches, W/n = 5 g/m3 W/n = 2.5 g/m3

33

_int_ /10.5 mkgextvv+=

[11] dou

)(

)10.5)((

int

int3

intTP

M

RT

RT

MTPHR

HRsat

ext

extsatext +

=

[11]

33

_int_ /10.5.2 mkgextvv+=

[13] dou

)(

)10.5.2)((

int

int3

intTP

M

RT

RT

MTPHR

HRsat

ext

extsatext +

=

[12]

Tableau 3 : Dfinitions des humidits intrieures.

En t (1ermai 30 septembre)

En t la temprature intrieure augmente progressivement du 1 mai au 31 juin pouratteindre 25C. Ensuite cette temprature est maintenue du 01 juillet au 31 aout. Enfin


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la temprature dcroit progressivement du 01 septembre au 30 septembre pouratteindre 20C.

W/n = 5 g/m3 W/n = 5 g/m3sans production en t

33_int_ /10.5 mkgextvv

+=[18] dou

)(

)10.5)((

int

int3

intTP

M

RT

RT

MTPHR

HRsat

ext

extsatext +

=

[13]

3/_int_ mkgextvv = [22] dou

)int(

int))((

intTsatP

M

RT

extRT

MextTsatPextHR

HR

=

[15]

W/n = 2.5 g/m3

33

_int_ /10.5.2 mkgextvv+=

[20] dou

)(

)10.5.2)((

int

int3

int TP

M

RT

RT

MTPHR

HRsat

ext

extsatext +

=

[14]

4. DETAILS DES CONFIGURATIONS ET DES CAS DEFIGURES CALCULES

A partir des diffrentes configurations dfinies ci-avant, les diffrents paramtresvariables choisis sont les suivants :

- Le climat (NANCY, LA PESSE, BREST et NICE),- La permabilit la vapeur deau du pare pluie,- Le type disolant,- La permabilit la vapeur deau de la barrire,- La permabilit la vapeur deau du contreventement.

Sur la configuration 1, qui correspond au cas de figure classique, les calculs ralissdoivent mettre en vidence lincidence du type de barrire la vapeur deau et du typede voile travaillant de contreventement.

Sur la configuration 2 les influences, du type disolant ; du type de barrire la vapeur

deau ; du type de voile travaillant de contreventement ; du pare pluie ; et du climat, ontt tudi partir des calculs effectus.

Sur la configuration 3, les mmes paramtres ont t analyss.

Sur la configuration 4 seules ont t tudies les influences de la barrire la vapeurdeau et du type de voile travaillant de contreventement.

Enfn les autres configurations doivent permettrent de mettre en vidence les influencesspcifiques comme les mals faons sur la barrire (fentes) ; les climats intrieurs enfonction de la production interne de vapeur deau ; et des lames dair parasites.


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SYNTHESE de lE

les diverses conditions dechapitre 2 du prsent rappest dfavorable mme si edel de 23% infrieuressuffisamment longues pour

Voici un exemple de grapsolution constructive en fon

Figure 7- Reprsentation

Une autre proprit influan pouvoir contenir la fhygroscopique quand elle

fibres de bois. Les molculeou capillaire, donc liquide,masse) dpasse le point deles principales essences rsidpasse 30% en masse.Les cas de calcul o lhuisolants) dpasse 30% seliquide dans une paroi ferm

Outre les critres dappariticompte des classes de serviaborde dans le cadre de l

structures en bois exposdevront tre justifie mcparamtres de la classe de

Les paragraphes qui suivenPour chaque configuration,de la paroi. Un tableau constituants de la paroi.Le tableau de rsultats reprla paroi en totalit ; lvoluen eau et lhumidit relativtaux dhumidit du voile d

donns notamment si la paLe tableau danalyse synth

UDE HYGROTHERMIQUE des PAROIS OSSAT

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ermination des spores et les hypothsesrt. Il est noter que la dure de 8 semai

lle est atteinte en plusieurs fois 1 semain une semaine ne seront pas comptabprovoquer le dveloppement fongique.

he pouvant servir daide pour juger dection des lments exposs ci-dessus.

chmatique de lacceptabilit de la paroi vis-

le comportement du matriau bois lhuis de leau libre et/ou de leau lie. Leest retenue chimiquement (liaisons

s deau sont alors fixes dans le matriau l apparat dans le bois lorsque son taux d

saturation des fibres. Le point de saturatioineuses utilises en structure, atteint lorsq

idit de bois ou des matriaux basea donc galement un critre rdhibitoiree tant trs difficile vacuer.

n des champignons de moisissure ou de pice telles que dfinies dans lEurocode 5 (Ntude pour la prise en compte de phno

es lhumidit. De fait, certaines confianiquement avec un calcul Eurocode raervice 3.

sont classs par configuration.le schma de la paroi est repris afin de vit de ce schma reprend les caractristi

end la rfrence du cs de figure calculer ;tion de cette teneur en eau dune anne se maximale de lisolant ct intrieur ; lae contreventement. Enfin des critres de

oi dpace 23 et 30% de teneur en eau.tique met en avant les critres dinterprtat

URES BOIS

e calcul dcrites aues au-del de 23%

e. Les priodes au- ilises, ntant pas

lacceptabilit dune

-vis de lhumidit.

idit est sa capacitau est dite lie ouydrognes) par les

i-mme. Leau librehumidit (en % en

des fibres est poure lhumidit du bois

de bois (panneaux,, la prsence deau

urriture, la prise enEN 1995-1-1) seranes de fluage des

urations de parois,lis en prenant les

ualiser les lmentsues principales des

la teneur en eau der lautre ; la teneurteneur en eau et leteneur en eau sont

ion.


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Les risques dhumidification et de condensation sont dfinis dans les tableaux suivants parrapport aux critres dinterprtation dcrits ci-dessous :

Pas de risque Risque potentiel Risque permanent

Le niveau pas de risque correspond des cas de figure o lhumidit globale de laparoi naugmente pas au cours du temps, et o chaque matriau constitutif de la paroi(localement ou dans son intgralit) ne dpasse jamais 23 % dhumidit ou dpasse 23%dhumidit sur des priodes et des frquences comme exposes plus haut et ne dpasse

jamais 30% dhumidit. Ces cas de figure classs pas de risque ne prsentent pas nonplus de fortes humidits surfaciques pouvant gnrer des moisissures ou impacter la santdes utilisateurs du btiment.

Le niveau risque matrisable correspond des cas de figures qui dans un premiertemps ne remplissent pas les conditions du niveau pas de risque mais qui avec des

amnagements dans les hypothses de calcul par rapport lutilisation du btimentpeuvent bnficier du classement dans la catgorie pas de risques . Une hypothse decalcul modifiable est par exemple la rduction de lhygromtrie du local : dun W/n de 5g/m3(hypothse de calcul initiale), on passe un W/n de 2,5 g/m3.

Il est noter que le matre douvrage devra alors sengager sur un taux derenouvellement dair permettant de respecter la condition W/n 2,5 g/m3.

Le niveau risque permanent ne remplit ni les conditions du niveau pas derisque , ni les conditions du niveau risque matrisable .


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5.1 CAS DE FIGURE DE LA CONFIGURATION 1

La configuration 1 correspond au cas classique de paroi en ossature bois. les cas defigure de 130 145 et 162 165 et 172 175 doivent permettre de vrifier lincidencedu type de barrire la vapeur deau et du type de contreventement.

Pare pluie Pare vapeur Voile travaillant de contreventement

N Cas Climat Sd Type isolant Sd Sd

0.1 0.18 MW WF CF 18 10 5 Sans 0.5 1 2 5 10 50

134 1 N X X X X135 1 N X X X X

136 1 N X X X X137 1 N X X X X138 1 N X X X X

139 1 N X X X X140 1 N X X X X

141 1 N X X X X142 1 N X X X X


162 1 N X X X X

163 1 N X X X X164 1 N X X X X


174 1 N X X X X175 1 N X X X X

MW(laine minrale) ; WF (fibre de bois) ; CF (Ouate de cellulose) ; N (Nancy) ; Sd (valeur Sd)

Tableau 4 : Valeurs des variables des caractrisiques des parois pour la CONFIGURATION 1.


Cette configuration correspond la configuration 1 auquelle il a t rajout une isolationintrieure entre le pare vapeur et la plaque de pltre.

Les douze premiers cas de figure (1 12) permettent de mettre en vidence ladiffrence entre les types disolant et la barrire la vapeur deau.

Les neuf cas de figure suivant (13 23) permettent de vrifier limportance du type de

panneau de voile travaillant de contreventement.Les trois cas de figure suivant (25 27) permettent de vrifier lincidence du pare pluie.

Les cas de figure de 28 69 doivent mettre en avant lincidence des ambiancesextrieures.


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Pare pluie Barrire la vapeur deau Voile travaillant de contreventement


0.1 0.18 MW WF CF 18 10 5 Sans 0.2 0.5 1 5 10

1 1 N X X X X2 1 N X X X X

3 1 N X X X X4 1 N X X X X


8 1 N X X X X9 1 N X X X X



Tableau 5 : Valeurs des variables des caractrisiques des parois pour la CONFIGURATION 2(type disolant et barrire la vapeur deau).

Pare pluie Barrire la vapeur deau Voile travaillant de contreventement


0.1 0.18 MW WF CF 18 10 5 Sans 2 10 50

13 1 N X X X X

14 1 N X X X X

15 1 N X X X X

17 1 N X X X X

18 1 N X X X X

19 1 N X X X X

21 1 N X X X X

22 1 N X X X X

23 1 N X X X X


Tableau 6 : Valeurs des variables des caractrisiques des parois pour la CONFIGURATION 2(contreventement).



0.1 0.18 MW WF CF 18 10 5 Sans 0.2 0.5 1 5 10



Tableau 7 : Valeurs des variables des caractrisiques des parois pour la CONFIGURATION 2(pare pluie).


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0.1 0.18 MW WF CF 18 10 5 Sans 0.2 0.5 1 5 1028 46 - 64 1 B -M - Ni X X X X

29 47 1 B M X X X X

30- 48 65 1 B M -Ni X X X X31 49 66 1 B M -Ni X X X X

32 50 1 B M X X X X33 51- 67 1 B M -Ni X X X X34 52 - 68 1 B M -Ni X X X X

35 53 1 B M X X X X36 54 69 1 B M -Ni X X X X

MW(laine minrale) ; WF (fibre de bois) ; CF (Ouate de cellulose) ; B (Brest) ; M (La pesse) ; Ni(Nice) ; Sd (valeur Sd)

Tableau 8 : Valeurs des variables des caractrisiques des parois pour la CONFIGURATION 2(Climats).


Pour la configuration 3 les cas de figure de 76 125 doivent permettre de vrifierlincidence des diffrents paramtres dfinis pour la configuration 1 :

- Type disolant,

- Type de barrire la vapeur deau

- Contreventement,

- Ambiances extrieures.

Pare pluie Barrire la vapeurdeau

Voile travaillant de contreventement

N Climat Sd Type isolant Sd Sd

0.1 0.18 MW WF CF 18 10 5 Sans 0.2 0.5 1 5 50

82 95 -107 -120 N- B M -Ni X X X X

83 108 N M X X X X

84 96 -109 -121 N- B M -Ni X X X X85 97 110 -122 N- B M -Ni X X X X

86 111 N M X X X X8 7 98 112 -123 N- B M -Ni X X X X

88 99 -113 -124 N- B M -Ni X X X X89 114 N - M X X X X

90 100- 115 -125 N- B M -Ni X X X X146 N X X X X147 N X X X X150 N X X X X151 N X X X X

MW(laine minrale) ; WF (fibre de bois) ; CF (Ouate de cellulose) ; N (Nancy) ; B (Brest) ; M (Lapesse) ; Ni (Nice) ; Sd (valeur Sd)




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Pour la configuration 4 les cas de figure de 152 154 doivent permettre de vrifierlincidence du voile travaillant de contreventement plac du ct intrieur et sansisolation complmentaire intrieure.



0.1 0.18 MW WF CF 18 10 5 Sans 1 2 50

152 4 N X X X X

153 4 N X X X X154 4 N X X X X



5.5 AUTRES CAS DE FIGURE

Cas de figure du :

- 126 bis pour vrifier lincidence de la lame dair entre la plaque de pltre et labarrire la vapeur deau,

- 20 bis pour vrifier lincidence de lpaisseur du montant,

- 20-3 ; 20-4 ; 20-5 ; 20-6 pour vrifier lincidence dune fente dans la barrire la vapeur deau,

- 1 ; 2 et 3 bis et ter pour vrifier lincidence du climat intrieur et surtout ducoefficient W/n,

- 155 157 pour vrifier lincidence de lame dair parasite dans la paroi.

Pare pluie Pare vapeur Voile travaillant decontreventement

N Cas Climat Sd Type isolant Sd Sd observations

0.1 0.18 MW WF CF 18 10 5 Sans 0.2 0.5 1 5 10

126 bis 3 N X X X X Avec lame dair configuration 3

20 bis 1 N X X X X Avec montant 220 mm20-3 1 N X X X X Avec fente de 0,8 mm20-4 1 N X X X X Avec fente de 1 mm20-5 1 N X X X X Avec fente de 2 mm

20-6 1 N X X X X Avec fente de 5 mm1bis 1 N X X X X W/n =5 sauf en t

1ter 1 N X X X X W/n = 2,5 mme en t

2bis 1 N X X X X W/n =5 sauf en t


3bis 1 N X X X X W/n =5 sauf en t


155 3 N X X X X Incidence dune lame dair de 20mm entre la barrire la vapeurdeau et lisolant

156 3 N X X X X Incidence dune lame dair entrele montant et lisolant

157 3 N X X X X Incidence dune lame dair entredeux montants.


Tableau 11 : Valeurs des variables des caractrisiques des parois pour les autresCONFIGURATIONS.


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5.6 CONCLUSIONS GENERALES

Le but de ltude est de dfinir lincidence des diffrents paramtres sur les transfertshygrothermiques travers les parois de btiment ossature bois afin dapporter leslments ncessaires lvolution des Documents Techniques Unifis (DTU).

Lanalyse de ces incidences doit permettre de mettre en avant les configurationsnentrainant pas de condensation.

Les hypothses de calculs sont les suivantes :

- Les transferts dair ne sont pas pris en compte,

- Les lames dair lintrieur de la paroi sont des lames dair non ventiles,

- Une lame dair donnant sur lambiance intrieure ou extrieure est considrecomme ayant les mmes caractristiques de temprature et dhumidit que

lambiance avec laquelle elle est en contact,- Les climats utiliss pour les calculs sont des climats moyens rencontrs sur 10

ans,

- Lexposition de la paroi est au nord

- Le local est non climatis.

Les configurations ont t dfinies lors de runions du groupe de travail regroupant lesreprsentants des financeurs de ltude. Ces configurations ne sont pas exhaustives. Lesconfigurations choisies ont t dfinies afin de faire ressortir le maximum de paramtres.

Sont dcrites ci-aprs les influences de chacun des paramtres lun aprs lautre. Ensuiteune analyse gnrale en est faite.

5.6.1 INFLUENCE DU TYPE DISOLANT

Lanalyse de linfluence du type disolant est base sur les rsultats de calculs N 1 12.

Les isolants de type vgtal (fibres de bois, ouate de cellulose, etc..) sont des isolants base de produit absorbant la vapeur deau.

De ce fait quand les niveaux de teneur en eau sont proches des limites de condensationces isolants absorbent lhumidit et permettent de retarder voir empcher dans certainscas ces condensations.

Pour une produit trs absorbant, ce dphasage sera plus important.

Ce mcanisme de dphasage se produit galement lors de la dsorption. Le produit resteplus longtemps humide.

Dans ces conditions, la teneur en eau de lisolant, et notamment de lisolant ctintrieur dans les configuration 2 et 3, peut atteindre, pour une fibre de bois, 58 kg/m3ce qui correspond une conductivit thermique de 0,43 W/(m.K) ce qui rduirait lesperformances thermique de la paroi.

5.6.2 INFLUENCE DE LA BARRIERE A LA VAPEUR DEAU

Les rsultats utiliss pour cette analyse sont ceux issus des calculs N1 12 ; 134 145 ; 162 165 et 172 175.


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Pour les diffrentes barrires la vapeur deau il savre que plus la caractristique Sdest faible et plus la teneur en eau des diffrents composants et notamment le voiletravaillant de contreventement, lorsquil est plac lextrieur, est importante.

Une paroi, comportant un voile travaillant de contreventement, en position extrieure, etsans barrire la vapeur deau et quelque soit le type disolant utilis, aura descondensations qui seront en augmentation dune anne sur lautre. De plus les montantsde la structure de la paroi verront leurs teneurs en eau en augmentation dune anne surlautre . Au bout de quelques annes la structure et la paroi dans sa totalit verront leursdurabilits trs dgrades.

La configuration 1, comportant une barrire la vapeur deau ayant un Sd de 18m ou de5m et associe un voile travaillant de contreventement dont le Sd est infrieur ou gale 1 m, ne prsente pas de condensation.

5.6.3 INFLUENCE DE LA CARACTERISTIQUE DE PERMEANCE A LA VAPEUR DEAU DU

PARE PLUIE

Les rsultats utiliss pour cette analyse sont ceux issus des calculs N25 27 et 1 3

Le pare pluie, quil soit ou non HPV (hautement permable la vapeur deau (Sd0,1m)), ne modifie pas les risques de condensation dans la mesure ou il rpond auxspcifications du DTU 31.2.

5.6.4 INFLUENCE DES CLIMATS

Les climats ont une incidence sur les transferts de vapeur deau et donc sur les risquesde condensation dans les parois.

Le taux dhumidit intrieur est directement reli au taux dhumidit du climat extrieurpuisque lair dans les locaux provient de lextrieur. Les teneurs en eau de lair ont doncune incidence sur les teneurs en eau des diffrents composants de la paroi.

Les rsultats de calculs des configurations 2 et 3 montrent beaucoup de risque decondensation. Ces risques sont surtout situs dans la surisolation intrieure. En analysantle comportement de ces parois il savre que lhumidit provenant de lintrieur du localest bloqu par la barrire la vapeur deau et que la teneur en eau de la surisolation estfonction du taux dhumidit intrieur. Cette vapeur deau dans la surisolation varencontrer des produits de plus en plus froids en allant vers la barrire la vapeur deau.La conjugaison dune temprature plus froide, dun apport de vapeur deau directement

li au climat et une barrire la vapeur deau qui va freiner le transfert de vapeur deauva entrainer une accumulation deau jusquaux condensations.

Cest pour cette raison que les climats extrieurs qui contiennent le plus deau dans lairsont les climats qui entrainent le plus de condensation. Cest le cas pour le climat deBrest et celui de Nice.

Par contre les risques de condensation au niveau ou ct du voile travaillant decontreventement lorsquil est plac lextrieur (configuration 2) sont plus lis latemprature du climat extrieur. En effet dun climat un autre, la quantit de vapeurdeau, contenue dans lisolant dans sa partie prs du voile travaillant decontreventement, sera du mme ordre. Par contre la temprature sera trs proche de la

temprature extrieure et le point de rose sera atteint plus rapidement.


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5.6.5 INFLUENCE DE LA PRODUCTION DE VAPEUR DANS LE LOCAL (W/N)

(Rsultats 1 3 ; 1bis 3 bis ; 1ter 3 ter) (voir dfinition du W/n dans le tableau 1page 13)

Le passage dune production de vapeur de 5 g/m3 toute lanne 5g/m3 sauf en tpermet de diminuer le nombre de condensation. La teneur en eau de lisolant minralct intrieur diminue sensiblement. Par contre pour les isolants vgtaux leurs teneursen eau restent identiques.

Lorsque W/n est rduit 2,5 g/m3 (local faible taux doccupation) les teneurs en eaudiminuent sensiblement pour tous les types disolant.

Certaines configurations avec un W/n de 5 g/m3, considres comme non durablespeuvent tre fiables avec un W/n de 2,5 g/m3.

5.6.6 INFLUENCE DE LA CONFIGURATION

Ajouter une surisolation entre la plaque de pltre et la barrire la vapeur deau entraineune augmentation des risques de condensation dans cette partie.

(Suite ce constat, la modification de la rgle des 1/3 2/3, inscrite dans le DTU 31.2,sera proposer pour limiter ces risques de condensations)

Ces risques sont augments si la quantit deau contenue dans lair intrieur estimportante. Cette partie est directement lie lambiance intrieure.

Une surisolation extrieure va rduire les effets de pont thermique et donc de point froidproche de lintrieur de la paroi. En limitant les points froids dans la paroi, lescondensations sont rduites.

Le voile travaillant de contreventement est une barrire la vapeur deau par rapportaux autres produits (isolants, plaque de pltre, etc). Sil est plac du ct extrieur dela paroi, le voile travaillant de contreventement va crer une barrire o il y aura uneaccumulation de lhumidit. Le phnomne sera amplifi , si la barrire la vapeur deau,du ct interieur, est insuffisante. Cette amplification pourrait entrainer descondensations dommageable terme.

Plac du ct intrieur le voile travaillant de contreventement peut complter la barrire la vapeur deau. Dans lhypothse o le voile travaillant de contreventement estemploy seul comme une barrire la vapeur deau, il va de soit que les jonctions entre

les panneaux doivent imprativement tre traiter afin de sassurer de la continuit decette barrire.

5.6.7 INFLUENCE DES FENTES

(Rsultats 19 ; 19-3 ;19-4 ; 19-5 ; 19-6)

Une des hypothses retenues est de considrer le film barrire comme continu dans laparoi. Cest donc un film qui est mise en uvre conformment au DTU et notammentavec des ls qui se chevauchent et ensuite scotchs.

Des calculs en intgrant des fentes dans la barrire ont permis dvaluer lincidence desmauvaises mises en uvre.


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Lorsquil existe une discontinuit, la distribution des quantits deau va varier etnotamment entre la partie intrieure de la paroi et la partie extrieure.

Une petite fente (0,8 mm) est suffisante pour modifier les rpartitions de teneur en eauqui induit une augmentation de la teneur en eau globale de la paroi et surtout du voiletravaillant de contreventement lorsquil est plac du ct extrieur.

Une fente de 5 mm (trou important ou absence de chevauchement des ls) entraine undoublement de la teneur en eau du voile travaillant de contreventement.

5.6.8 INFLUENCE DE LEPAISSEUR DE LA STRUCTURE

(Rsultats 19 et 19 bis)

Pour une mme configuration le fait de passer dune paisseur de structure de 145 mm 220 mm conduit une rpartition de la vapeur deau plus homogne dans la paroi. Les

diffrents produits, et la paroi dans sa globalit, voient leurs teneur en eau en % et enmasse diminuer.

5.6.9 INFLUENCE DU VOILE TRAVAILLANT DE CONTREVENTEMENT

Un voile travaillant de contreventement plac du ct intrieur de la paroi pourra treconsidr comme une barrire aux transferts de vapeur deau ou complment labarrire.

Le voile pourra tre considr comme barrire dans la mesure o il est mis en uvredune manire continue et comportant des traitements suffisants entre les joints despanneaux pour rendre la barrire uniforme.

La barrire aux transferts de vapeur deau ne doit pas occulter ltanchit lair dubtiment.

Si le voile travaillant de contreventement est plac du ct extrieur celui-ci devra treassoci une barrire la vapeur deau, place du ct intrieur, suffisante pourgarantir la prnit de la paroi.

5.6.10 PARAMETRAGE ENTRE BARRIERE A LA VAPEUR DEAU ET VOILE TRAVAILLANTDE CONTREVENTEMENT

Pour une paroi classique avec un voile travaillant de contreventement plac lextrieuret sans sur isolation intrieure (Configuration 1) le rapport entre les Sd (Sd barrire/ Sdcontreventement) des deux produits doit tre dau moins 5.

Plus gnralement le rapport de valeur Sd des deux produits barrires positionns depart et dautre de la paroi

5.6.11 CONCLUSIONS GENERALES

Dune manire gnrale les configurations 2 et 3 avec surisolation ont descomportements qui entrainent des condensations frquentes dans cette surisolation. Ces

condensations sont directement lies au taux dhumidit dans lambiance intrieure.


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Les configurations qui permettent de limiter les condensations sont des parois avec :

- Un voile travaillant de contreventement plac plutt du ct intrieur,

- Une surisolation du ct extrieur,

- Une barrire la vapeur deau suffisante (La valeur Sd est dfinir suivant laposition du voile travaillant de contreventement et sa valeur Sd).

La solution classique du DTU 31.2 fonctionne. Une paroi comportant une barrire lavapeur deau de 18 m associ un voile travaillant de contreventement extrieur dont leSd est infrieur 5 m ne prsente pas de condensation avec un W/n de 5 g/m3.

La rgle des 1/3 2/3 pour une surisolation intrieure nest pas une rgle gnrale. Ilapparait au vue des rsultats que cette rgle peut sappliquer en partie courante (audroit des isolants). Par contre au niveau de la structure, un point froid est cr. Ce pointfroid peut entrainer des condensations qui peuvent se rpandre tout ou partie delisolant intrieur. Cette rgle nest pas gnralisable facilement. Lorsquil y a unesurisolation intrieure comprise entre lintrieur et la barrire la vapeur deau un calcul

au cas par cas simpose pour valider la configuration.

Avec les transferts dhumidit, les quantits deau emmagasines par les diffrentscomposants peuvent tre trs importantes. Ainsi les problmes de condensationapparaissent en surface des parois au bout de quelques annes et il est souvent trop tardlorsquils apparaissent.

Pour une habitation comportant 4 m3de bois, ces composants peuvent accumuler jusquplus dune tonne deau dans des cas critiques.

Tous les calculs sont bass sur des produits ayant des valeurs Sd spcificiques. Cesvaleurs Sd et notamment du voile travaillant de contreventement et de barrire la

vapeur deau sont trs importantes sur les rsultats.Il est important pour les rsultats et pour la durabilit de la paroi de connatreparfaitement la valeur Sd des produits.

Or la plupart des produits que ce soit le voile travaillant de contreventement ou labarrire la vapeur deau, la valeur Sd nest que rarement mesure ou vrifie.

Pour pouvoir modifier la rgle actuellement dfinie dans le DTU 31.2 sur le barrire lavapeur deau tout en conservant la durabilit de la paroi, il faut imprativement connatreet controler la valeur Sd des produits et notamment de la barrire la vapeur deau etdu voile travaillant de contreventement.

Dans cette tude les locaux climatiss nont pas t pris en compte. Une tudeparticulire est ncessaire pour valuer lincidence de la climatisation sur les transfertshygrothermiques.