ISOVER MDG GuideThermique

GUIDE

LA THERMIQUE DU BTIMENT

DITORIAL Plus de trente ans aprs le premier choc ptrolier, les perspectives dune crise nergtique se profilent de nouveau lhorizon: les gisements dnergies fossiles se rarfient; les cots des nergies augmentent. De nouveaux, les conomies dnergie sont au cur de lactualit et des proccupations. cet enjeu nergtique nouveau vient sajouter lenjeu environnemental : les climats la surface de la Terre sont bouleverss sous leffet dune accumulation excessive de gaz effet de serre dans latmosphre. Nos conditions et nos modes de vie surtout ceux de nos enfants seront considrablement impacts si nous ne prenons pas au plus vite des mesures fortes pour rduire les missions de gaz effet de serre causes par lactivit humaine. Il savre que le btiment est au cur de cette double problmatique nergtique et environnementale. En Europe, ce secteur reprsente environ la moiti de la consommation nergtique totale (dont 60 % pour le chauffage et la climatisation) et des rejets de CO2. Mais cest aussi le secteur o, ds maintenant, on peut mettre en uvre des solutions pour rduire la consommation dnergie et les missions de CO2. Et leur division par quatre est dores et dj techniquement faisable et conomiquement viable. Pour relever ce challenge, il ne suffira pas de changer de mode de chauffage ou de tout miser sur les nergies renouvelables. Une condition incontournable de russite rside dans la conception du btiment et dans la qualit de son enveloppe pour rduire le besoin de chauffage. Dans ce guide, nous avons eu lambition de vous prsenter de faon simple les principes et les solutions qui vont vous permettre de construire et de rnover des btiments qui seront sobres en nergie.

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GUIDE


LES ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX DE LISOLATION THERMIQUELES ENJEUX DE LISOLATION DES BTIMENTS Lenjeu climatique Lenjeu nergtique Les enjeux du confort thermique

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LEFFICACIT NERGTIQUE DES BTIMENTS

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Des solutions pour un confort durable La stratgie des moyens dune isolation confortable, durable et conome

Un modle daction pour des btiments conomes en nergie La contribution de la conception bioclimatique en neuf Les bnfices dune isolation rglementaire Les solutions davenir existent

LES ENJEUX TECHNIQUES DE LISOLATION THERMIQUELISOLATION DANS LA CONDUITE DU PROJET THERMIQUE La stratgie thermique La conception thermique

22

LES PONTS THERMIQUES Les ponts thermiques intgrs Les ponts thermiques de liaison structurels Le traitement des ponts thermiques

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LE CONFORT DT Les effets de la chaleur

60

LES PRINCIPES DE LA THERMIQUE

LA RGLEMENTATION THERMIQUE, RT 2005 61 Le champ dapplication de la RT 2005 Les orientations et les volutions Les principes de la RT 2005 Les exigences de la RT 2005 La qualit du bti et la matrise des dperditions Les dperditions Ubt rfrence Les dperditions maximales de la RT 2005 Exemples de calcul Le diagnostic de performance nergtique

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Comment se transmet la chaleur Chaleur et flux de chaleur dans une paroi Le pouvoir isolant des laines minrales

LE TRANSFERT DE VAPEUR DEAU ET DEAU DANS UNE PAROI 45 Le transfert deau sous forme liquide Le transfert deau sous forme de vapeur deau La condensation la surface dune paroi La condensation dans la masse dune paroi Ventiler, une ncessit absolue Prvoir un pare-vapeur Choisir un pare-vapeur

LE TRANSFERT DE CHALEUR DANS UNE PAROI

28

Matriser les dperditions et les apports Les transferts au sein dune paroi Dperditions thermiques dans une paroi Dperditions thermiques et produits rflchissants

LA PERMABILIT LAIR DUN BTIMENT ET LA VENTILATION 56 Les enjeux de la permabilit lair Le traitement de la permabilit lair La ventilation et les dperditions

LES LABELS DE PERFORMANCE NERGTIQUE

68

LES SOLUTIONS DISOLATION THERMIQUE

COMBLES MURS CLOISONS SOLS BARDAGES

70 84

TOITURES SCHES MTALLIQUES

106

CHAUFFAGE CLIMATISATION CALORIFUGE INDUSTRIEL

130 131 135

94 96 100

TOITURES TANCHES SUR MAONNERIE 114 TOITURES TANCHES SUR BACS ACIER 128

LES TEXTES DE RFRENCE

136

Les DTU et normes La rglementation thermique RT 2005 Atec Atex Cstbat Ate

LE MARQUAGE CE ET LA CERTIFICATION ACERMI 139 Choisir le bon produit pour des performances garanties Isover : le choix de la certification Comprendre ltiquette CE Les codes de dsignation

ATTENDEZ PLUS DE LINFORMATION

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LES ENJEUX

ENVIRONNEMENTAUXDE LISOLATION THERMIQUELES ENJEUX DE LISOLATION DES BTIMENTS Lenjeu climatique Les chiffres cls des missions de CO2 Lenjeu nergtique La prise de conscience et le contexterglementaire internationaux En France, enjeux contrasts en neuf et en rnovation Les enjeux du confort thermique Les autres enjeux du confort thermique 6 7

6

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LEFFICACIT NERGTIQUE DES BTIMENTS Des solutions pour un confort durable La stratgie des moyens dune isolation confortable,durable et conome La qualit de lenveloppe Un modle daction pour des btiments conomes en nergie La contribution de la conception bioclimatique en neuf Orientation Conception Protection des parois vitres Aration et ventilation Apports gratuits Les bnfices dune isolation rglementaire Les solutions davenir existent La maison multi-confort, un concept dvelopp par Saint-Gobain Isover Lexprience de nos voisins europens Effinergie, le premier label franais 12 12

12

14 16

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LES ENJEUX DE LISOLATION DES BTIMENTSDe tout temps, lhomme a cherch se protger des alas du climat, tentant de rduire linfluence du vent, de se mettre labri de la pluie, de la neige et du froid, de conserver la chaleur. Outre ces besoins lmentaires, depuis le premier choc ptrolier en 1973, la consommation dnergie et les conomies dnergie sont devenues une proccupation majeure. Plus rcemment, cet enjeu est renforc par des priorits environnementales tout aussi importantes.En France, le btiment consomme prs de 46 % de lnergie finale.

LENJEU CLIMATIQUE

Les chiffres cls des missions de CO2

2,6 % 27,7 % 23,9 % 45,8 %

Q ;

Le secteur du btiment rejette chaque anne 25 % du total des missions de CO2, contre 28 % pour les transports, 22 % pour lindustrie, 12 % pour lagriculture-sylviculture et 10 % pour les autres secteurs. Si lon considre les nergies consommes, le secteur du btiment reprsente lui seul 45,8 % du total des nergies contre 27 % pour lindustrie, 23,9 % pour les transports et ,7 2,6 % pour les autres secteurs. Entre 1990 et 2005, les missions de CO2 du secteur des btiments rsidentiels et tertiaires ont augment de 18 %. Celles des autres secteurs ont volu ainsi : + 22 % dans les transports, - 18 % dans lindustrie, - 28 % dans la production dnergie - 4 % dans lagriculture - 14 % dans le traitement des dchets. Les secteurs du btiment et des transports sont les seuls avoir eu une augmentation de leurs missions durant cette priode. Avec 110 millions de tonnes de CO2 mis chaque anne, le secteur des btiments rsidentiels et tertiaires est la deuxime source dmissions de gaz effet de serre. Si aucun plan dactions nest engag, ce chiffre passera 125 millions de tonnes en 2015.

Le secteur du btiment rsidentiel et tertiaire est le premier consommateur dnergie, avec une augmentation de 30 % au cours des 30 dernires annes.

ISOLER POUR PROTGER LA PLANTELes initiatives en matire nergtique dans le secteur de la construction, et lisolation en particulier, sont une des faons les moins onreuses pour rduire les missions de dioxyde de carbone dans le neuf et dans lexistant. L isolation thermique permet, en rduisant la consommation de chauffage, de diminuer les missions de polluants atmosphriques : oxyde de soufre responsable des pluies acides ; oxyde dazote source de pics dozone ; dioxyde de carbone, principal responsable de leffet de serre. L isolation thermique est la solution durable contre la pollution atmosphrique. L nergie consomme lors de la fabrication de laines minrales est compense par lconomie dnergie ralise pendant un mois de chauffage. Des calculs effectus sur une priode de 50 ans prouvent que lnergie conomise reprsente jusqu 100 fois celle qui a t ncessaire la fabrication de lisolant.rgie consomme ne10 ANS

20 ANS

30 ANS

40 ANS

50 AN

S

10 % 12 % 22 % 28 % 25 %

Q ;

Les missions de CO2 en France

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LENJEU ENERGETIQUELutter contre le rchauffement climatique et contre les consommations excessives dnergie, qui en sont la cause, est un enjeu important pour le secteur du btiment. Le logement reprsente le gisement dconomies le plus important. La commission europenne ne sy est pas trompe au travers de la directive du 16 dcembre 2002 : le btiment consommateur de plus du tiers de lnergie globale vise lamlioration de la performance nergtique, comme priorit.

La prise de conscience et le contexte rglementaire internationaux

Elle fixe des exigences nergtiques lors de rnovations de btiment importantes. Elle prvoit la mise en place de certificats dconomie dnergie (CEE) que devront justifier les fournisseurs dnergie. La loi de simplification du droit franais . Elle concerne les mesures relatives lefficacit nergtique et intgre de nouvelles dispositions au code de la construction. Celles-ci dfinissent le contenu et lutilit du diagnostic de performance nergtique (DPE). Ce document comprend la quantit dnergie effectivement consomme ou estime pour une utilisation standardise du btiment et une classification en fonction de valeurs rfrences (voir pages rglementations). Le DPE doit tre fourni lors de la vente dun bien depuis novembre 2006 et lors de la location partir de juillet 2007 .

Q ;

Un cadre politique et une rglementation de plus en plus exigeante permettent de favoriser ces intentions en fixant des objectifs.

Monde

En 1997 le protocole de Kyoto fixe comme , objectif mondial de diviser par 4 les missions de gaz effet de serre et donc les consommations dnergie, dont celles des btiments, lhorizon 2050.

Les rglementations thermiques. La RT 2005 suit la RT 2000. Son objectif est de rglementer et de faire diminuer les consommations nergtiques des btiments de 15 % en augmentant la performance thermique des btiments et en baissant les consommations dnergie pour le confort dt (voir pages rglementations).100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

EuropeLe 16 dcembre 2002, la directive 2002/91/CE est adopte par le Parlement europen. Elle concerne la performance nergtique des btiments.

- 15 % - 40 %

FranceLe plan Climat, le programme national de lutte contre le changement climatique, la directive europenne efficacit nergtique des btiments , la loi dorientation sur lnergie, dfinissent les grands axes de la politique nergtique jusquen 2020. Le plan climat 2004. Il reprend les objectifs du protocole de Kyoto et vise ramener en 2010 les missions de CO2 leur niveau de 1990. La loi dorientation nergtique du 14 juillet 2005. Son objectif vise diviser par 4 les missions de CO2, matriser loffre nergtique, rduire la dpendance nergtique et satisfaire la demande. Elle prvoit notamment une rduction de 40 % des consommations dnergie en 2020, par rapport aux rfrences de la RT 2000, en faisant galement appel aux nergies renouvelables.

2000

2005

2020

Lobjectif annonc est clair : moins 15 % de consommation en 2005, moins 40 % en 2020, par rapport la RT 2000.

LA PROTECTION DE LENVIRONNEMENTLe dveloppement durable est une rponse la remise en cause dune croissance conomique se faisant au dtriment de lhomme et de son environnement. Agir en faveur du dveloppement durable a pour objectif de prserver la plante pour les gnrations futures et matriser les consommations dnergie, afin de rduire les missions de gaz effet de serre, est une des faons dy participer. Or le btiment est le premier secteur consommateur dnergie, bien devant les transports et lindustrie.

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LES ENJEUX DE LISOLATION DES BTIMENTSrglementation de 1982 (pour les btiments construits aprs 1985), que les htels sont bien positionns, que la situation est disparate pour les btiments administratifs et les bureaux.

LE COT DE LNERGIEAvec un prix du baril de ptrole en augmentation, le retour sur investissement dune isolation de toiture sous climat tempr est assur. Les vitements de dpenses, jusqu 11 fois sur une priode de 30 ans, justifient sans contexte la ncessit conomique disoler. Prix du ptrole 22 $ Impact conomique (en billion ) 115 Retour sur investissement 1=5

QQQ ;;;

33 $

151

1=7

70 $

270

1 = 11

Dans lexistantSource : Eurima

En France, enjeux contrasts en neuf et en rnovation

Le paysage du btiment en France, en particulier celui de ses consommations nergtiques, est trs diffrent selon quil sagisse de constructions neuves ou existantes.

L unit utilise pour caractriser la consommation dnergie dans un logement est le kWh par mtre carr par an. Un logement dune surface de 100 m2 dont la consommation globale pour le chauffage, les usages domestiques, leau chaude sanitaire, lclairage et les autres quipements lectriques comme les quipements mnagers serait de 20 000 kWh/an aurait une performance nergtique de 200 kWh/m2/an.

La disparit dans la consommation nergtique des btiments montre les consommations importantes des logements anciens par rapport aux logements plus rcents. Malgr les exigences toujours plus fortes en matire de rglementation, la consommation globale dnergie ne cesse de progresser (+ 14 % entre 1990 et 2003). Les causes sont laugmentation de la surface des logements, du nombre de logements et les attentes des occupants en termes de confort.

Il nexiste pas de rglementation en cas de rnovation lourde, sauf certains cas dagrandissement. Le parc existant rsidentiel est compos de 29,5 millions de logements ou maisons dont moins de 5 millions pour le secteur social, soit au total un peu plus de 2 milliards de m2. Le taux moyen de dconstruction est de lordre de 25 000 logements par an environ (0,1 % du parc selon les annes). Il existe 2 millions de logements vacants pour cause dinsalubrit. On peut estimer que 8,4 millions de logements sont correctement isols au niveau de la rglementation de 1982, ce qui implique une isolation de lensemble des parois opaques et du double vitrage des ouvrants. On estime que la consommation dnergie pour le chauffage des btiments rsidentiels est en moyenne de lordre de : 375 kWh dnergie primaire/m2 avant 1975, 200 kWh dnergie primaire/m2/an pour la priode 1975/2000, environ 100 kWh dnergie primaire/m2/an aprs 2000 avec la rglementation thermique. Le secteur non rsidentiel reprsente environ 800 millions de m2. Ce secteur tant plus difficile estimer faute de statistiques satisfaisantes, la consommation moyenne pour le chauffage des btiments existants est de lordre de 200 kWh/m2/an.

Dans le neufLes dperditions du secteur du btiment et assimil ont t divises par 4 en 30 ans grce aux rglementations successives (1974, 1977 1982, 1988 et 2000). , Pour le secteur non rsidentiel, on considre que les btiments scolaires sont en moyenne correctement isols, que la partie hbergement des btiments hospitaliers ne rpond qu la

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LA CONSOMMATION DNERGIE DANS LES LOGEMENTSLa part de lnergie lie au chauffage est la plus importante. Le gisement dconomies potentielles est aussi trs important. L isolation des logements constitue un enjeu fort.240 kWh/m2.an Chauffage Electricit Cuisson Eau chaude sanitaireConsommation d'nergie en pourcentage 87%

LES ENJEUX DU CONFORT THERMIQUEAu-del des conomies dnergie et des proccupations environnementales, le confort thermique dpasse les seules proccupations individuelles de temprature en rpondant dautres proccupations. Le confort thermique procure plus, et bien plus que le confort, lorsque la conception dun btiment le favorise.

60 kWh/m2.an30% 30% 10% 30% Consommation d'nergie en pourcentage

4% 3% 6%

QQQ ;;;

Logements anciens

Logements actuels

Logements conomes

La consommation dnergie pour le chauffage (87 %) peut tre divise par 2 sans difficult en choisissant dabord disoler. Cela quivaut rduire le plus directement possible la demande en nergie du btiment et les dperditions associes. L clairage et les quipements lectriques varient peu car leurs nombres augmentent. La cuisson reprsente une part relativement stable. L eau chaude sanitaire augmente en part relative et absolue, tant dans les logements anciens du fait de limportance du chauffage que dans les logements actuels pour le niveau plus lev de confort recherch.

QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ QQQQ @@@@ @@@@ ;;;; ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ QQQQ @@@@ @@@@ ;;;; ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ @@@@ QQQQ ;;;; ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; @@@@ QQQQ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; @@@@ QQQQ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;;Une maison ou un logement confortable est bien sr un lieu o les occupants ressentent le confort. Le sentiment de confort est un mlange de sensations qui est fonction de chaque personne, de son mode de vie, de ses habitudes. Nanmoins, lhiver, en passant dune temprature extrieure de moins 5 C une temprature intrieure de 20 C, tout le monde prouve une sensation de chaud et, lt, en passant dune temprature extrieure de 35 C une temprature intrieure de 20 C, une relle sensation de froid .

20 C

5 C

Intrieur

Extrieur

Le confort thermique concerne principalement la temprature intrieure des pices, sa rpartition harmonieuse dans lespace et la qualit de lair ambiant (taux dhumidit, propret, salubrit). Pendant les priodes froides, il est raisonnable de vivre dans les pices principales une temprature de 19 20 C, avec un taux dhumidit relatif 50 %. Pour accder ce

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LES ENJEUX DE LISOLATION DES BTIMENTSAvoir des murs et des baies vitres bien isols fait gagner de la place car il est alors possible dy placer proximit un bureau ou un canap sans risquer davoir froid. De mme marcher sur un plancher non isol provoque une sensation de pieds gels .

confort tout en matrisant les consommations dnergie, il convient de chauffer raisonnablement, davoir des portes et fentres bien tanches, de renforcer lisolation thermique de chacune des parois du btiment et de maintenir un bon renouvellement dair.

Les autres enjeux du confort thermique

20 C

On saperoit que lisolation thermique, lorsquelle est bien conue et correctement mise en uvre, apporte dautres bnfices essentiels. Cest aussi en considrant les effets et les sources dinconfort que lon mesure ces mmes autres bnfices.35 C

Les conomies lusage, les conomies dnergie directes et aussi celles lies linvestissement des quipements de chauffage sont importantes. Il est vident que le dimensionnement dun quipement de chauffage ne peut tre ralis quune fois dfinie le niveau disolation recherch. Choisir un quipement onreux pour une maison non isole se rvlera dispendieux une fois lisolation ralise, car surdimensionn et non adapt.

Intrieur

Extrieur

Une diffrence de temprature de quelques degrs entre la temprature ambiante et celle dun mur ou dune fentre fait frissonner et cela mme si la temprature ambiante est de 19 C. Le sentiment de gne apparat ds quil y a plus de 3 C dcart entre la temprature de lair intrieur et la temprature des murs, cest ce que lon appelle leffet de paroi froide .

QQQ ;;; QQQQQQQ QQQQ @@@@@@@ @@@@ ;;;;;;; ;;;; QQQQQQQ QQQQ @@@@@@@ @@@@ ;;;;;;; QQ @@ ;; ;;;; QQQQQQQ QQQQ @@@@@@@ @@@@ ;;;;;;; QQ @@ ;; ;;;; QQQQQQQ QQQQ @@@@@@@ @@@@ ;;;;;;; ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; ;;;;;;;; @@@@@@@@ yyyyQQQQ QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ QQQQ @@@@ @@@@ ;;;; ;;;; ;;;;;;;; @@@@QQQQ yyyy@@@@ QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ QQQQ @@@@ @@@@ ;;;; ;;;; ;;;; @@@@ yyyy QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; ;;;; ;;;; ;;;;;;;; @@@@ QQQQ @@@@QQQQ QQQQ @@@@ yyyy@@@@ QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ QQQQQQQ @@@@@@@ @@@@ ;;;;;;; ;;;;

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GUIDE


La qualit de lairUne maison confortable, isole, tanche lair, ventile garantira un air neuf et sain, sans excs de vapeur deau, sans risque de pathologie lie une humidit ambiante mal contrle.

QQQ ;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; La prennit du btiCorollaire de lisolation, de la ventilation, le confort thermique durable apporte au btiment une longvit qui lui vite tous les dsagrments identifis. L humidit engendre les moisissures et des dsordres souvent irrversibles comme le salptre sur les parois, la condensation sur les parties froides du btiment, les spores dans lair intrieur, le pourrissement des bois de charpentes, etc.

QQQ ;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;;

GUIDE


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LEFFICACIT NERGTIQUE DES BTIMENTSLutter contre le rchauffement climatique, conomiser lnergie, construire des btiments nergie positive, adopter des dmarches dco-conception , valoriser le confort dt par des techniques dnergie passives bio climatiques , introduire les nergies renouvelables l o cela est possible et entreprendre des projets de constructions selon la dmarche de haute qualit environnementale (HQE) sont la porte du secteur du btiment pour rpondre lefficacit nergtique des btiments.

DES SOLUTIONS POUR UN CONFORT DURABLEDs maintenant les solutions techniques prouves existent en France ou en Europe. Dautres pays le dmontrent dores et dj, tels que l llemagne, les pays scandinaves ou encore la A Suisse. Pour atteindre la performance finale recherche, il faut combiner des solutions performantes en isolation des parois, en vitrage, en ventilation et en production de chaleur. Il faut intgrer dans ces btiments qui consommeront peu, les nergies renouvelables. Le choix ne se rsume plus entre une bonne chaudire ou de lisolation. Il faut cumuler les performances dune enveloppe de grande qualit avec celles des quipements les plus efficaces, quelle que soit lnergie utilise pour le chauffage. Il est alors possible de rduire de 6 7 fois les consommations dans un btiment neuf et de 4 5 fois dans un btiment existant, cest techniquement ralisable et conomiquement viable.

LA STRATEGIE DES MOYENS DUNE ISOLATION CONFORTABLE, DURABLE ET ECONOMELe matre mot pour assurer avant tout une faible demande en nergie des btiments neufs ou rnovs est la qualit de lenveloppe (cf. modle daction pour les btiments conomes, pages 14-15). Associer isolation, tanchit lair et ventilation est le meilleur moyen de prserver la qualit de lair intrieur. Cette association vite notamment les risques de condensation provoque par une trop forte humidit de lair ambiant due une production de vapeur deau excessive et un manque de renouvellement de lair. Cette vapeur deau se concentre sur les endroits froids : vitres, murs peu ou mal isols, ponts thermiques. Au bout dun moment, des taches noirtres et des moisissures apparaissent, pouvant devenir dangereuses pour la sant et nfaste pour le bti. La qualit de lenveloppe. Il sagit dabord des parois tanches leau, des parois bloquant les remontes capillaires du sol puis des parois isoles grce une isolation performante et continue, des parois tanches lair, une ventilation contrle et hygro-rglable (air neuf et ajust en teneur en vapeur deau).

Q ;

QUALIT DE LENVELOPPE

=

L association a une enveloppe de qualit, dquipements performants avec les meilleurs rendements possibles, de moyens de rgulation efficaces, permet dassurer et de renforcer lefficacit nergtique du bti.

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GUIDE


La qualit de lenveloppe

Une enveloppe de qualit pour une efficacit nergtique des btiments sobtient par une stratgie de moyens conomiques, accessibles, faciles mettre en uvre et apportant des bnfices conjugus autant pour le confort individuel que pour la prservation de la plante. Le btiment a tout gagner.

pe

Isolation ante et continue rform

Je : Confort thermique Qualit de l'air Sant conomies de chauffage

Nous :ti t h latio yg n c ro ontr -r gul le e conomies dnergies fossiles Rduction des missions de CO2

l it bil rise a t m m a er

air

Il : Prennit assure Entretien limit Valeur du btiment

P

n Ve e

Q li de l euaetoppe nv l

GUIDE


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LEFFICACIT NERGTIQUE DES BTIMENTSPour tre efficace lisolation et le choix de systmes isolants doivent sinscrire dans une approche globale. L approche minimale passe par la qualit de lenveloppe et la qualit de lair. Cest seulement et dabord partir dune enveloppe de qualit quun btiment peut prtendre rduire sa demande en nergie. Les systmes et produits isolants contribuent plusieurs titres la qualit de lenveloppe.

UN MODELE DACTION POUR LES BATIMENTS ECONOMES EN ENERGIE

Il faut agir pour

diminuer les dperditions de chaleur

En traitant

la qualit de lenveloppe pour les conomies et le confort

Objectif efficacit nergtique

Pour y parvenir, il est indispensable de

freiner le flux de chaleur de lintrieur vers lextrieur

tancher les parois lair

Les enjeux et cibles traiter

parois opaques

parois vitres

parois opaques et vitres

Les moyens mis en uvre

les produits et systmes disolation

les choix constructifs

les choix constructifs des systmes isolants

les fentres et vitrages

les qualits des liaisons parois opaques et vitres la rduction des ponts thermiques de liaison par le choix disolants adapts (calfeutrement)

le choix des matriaux et systmes composant les parois et la qualit de leur mise en uvre

Les critres retenir

le choix dun isolant performant (rsistance thermique la plus forte)

la rduction des ponts thermiques structuraux par le choix de systmes isolants adapts

le choix de systmes isolants avec ponts thermiques intgrs fortement rduits

le choix de fentres isolantes et double vitrages performants (ITR, Isolation Thermique Renforce)

le choix de lensemble des parois de lenveloppe rendre tanche lair

le choix de produits ou systmes isolants continus, ou systmes avec pare-vapeur ou membrane contribuant ltanchit lair

le choix de produits ou systmes freinant ou rgulant les transferts de vapeur deau vapeur deau dans les parois

Faire les bons choix

bien isoler, une prioritle le fonctionnement thermique fonctionnement des parois thermique des matriaux ltanchit lair dune paroi Contribution au confort dt des parois: isolation, occultations extrieures, sur ventilation page 60 pages 56 et suivantes

bien ventilerles transferts de vapeur deau dans une paroi

Comprendre pour agir

Reprage du guide

pages 24 et 25

pages 28 et suivantes

pages 45 et suivantes

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GUIDE


En rsum Les critres daction dune isolation russie (confort, sant et conomies) sont indissociables et portent, par ordre de priorit, sur: une conception architecturale favorable aux conomies dnergie et aux apports gratuits, le choix de solutions disolation performantes, des choix constructifs adapts,

une qualit de mise en uvre irrprochable, une tanchit lair des parois, une ventilation mcanique contrle des locaux, le choix dquipements et de rgulation opportuns, adapts et intgrs, lappel aux nergies renouvelables lorsque cela est possible.

favoriser les apports dnergie gratuits

rduire les besoins en nergie pour le chauffage les apports solaires les quipements de chauffage et de rgulation concevoir le systme de chauffage comme un systme global intgr la construction et son environnement le mode de chauffage, les caractristiques des quipements solaires et non solaires, limplantation des quipements, le rseau de distribution

rduire les besoins en nergie pour leau chaude sanitaire les systmes de production dECS concevoir le systme globalement, intgr la construction, selon le type dnergie

faire appel aux nergies renouvelables les ressources disponibles en rapport avec les besoins pouvoir adapter les quipements au type dnergie renouvelable disponible

le renouvellement et la qualit de lair pour la sant et le confort

les apports recycls

linertie de la construction

ventiler les espaces intrieurs

concevoir le btiment selon une approche bioclimatique

la rgulation de lhygromtrie et des transferts de vapeur deau

lassainissement des locaux et le renouvellement de lair

la matrise des flux de chaleur en cycles jour/nuit et t/hiver par une conception, des choix de matriaux adapts

les caractristiques des quipements, leur localisation, la configuration du rseau de distribution

la rgulation et la prise de relais avec les nergies non renouvelables

les isolants et/ou les pare-vapeur

la ventilation mcanique contrle

le choix de systme de ventilation

le choix de systmes rcuprateurs dnergie type ventilation double flux

une ncessit absolue

intgrer la conception bio-climatique

recourir aux nergies renouvelables en fonction des possibilits locales

les orientations et lintgration sur le site larchitecture, les apports gratuits pages 16 et suivantes

GUIDE


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LA CONTRIBUTION DE LA CONCEPTION BIOCLIMATIQUE EN NEUFAu-del du contrle des dperditions pour la qualit de lenveloppe du btiment, dautres critres, retenir lors de conception dun btiment, permettent de rduire encore les dperditions et de profiter des apports nergtiques, notamment solaires.

Conception

Et

QQ ;;Nord

Hiver

L architecture intrieure a galement un rle jouer. Elle peut agir sur la profondeur, la forme et lamnagement des pices exposes au rayonnement direct du soleil. De mme, chaque zone de vie doit tre positionne en fonction du moment de la journe o les personnes y passent le plus de temps. Par exemple, dans une maison, le sjour peut tre plac au sud ou louest, les chambres et la cuisine lest, la salle de bains au sud. Les pices de desserte et de service, celliers, garage, locaux techniques peuvent tre utilises comme autant despaces tampon orients au nord. Une fois la meilleure orientation dfinie, le concepteur doit faire en sorte que le btiment acquire une bonne inertie. Un haut niveau disolation sur toutes les parties du btiment, et spcialement de la toiture, contribue la diminution des apports de chaleur. En outre, des parties de construction semi-enterres peuvent permettre de profiter de la fracheur du sol.

Est

Protection des parois vitres

Ouest

Sud

Pour les btiments neufs, des mesures doivent tre prises en amont pour exploiter les possibilits de protection passive, en fonction de la localisation gographique. En France, des zones climatiques ont t dfinies, dans le cadre de la rglementation thermique (RT 2005), et fixent aux constructions des rgles de conception leur permettant damliorer la prise en compte des apports solaires. La premire dmarche est de prendre en considration le climat de la rgion o se situe la construction et ventuellement un microclimat qui peut tre li la topographie environnante : colline expose, front de mer, vallon encaiss et humide. Il faut galement tenir compte des zones de bruit ventuelles dans lenvironnement du projet, limitant la possibilit douvrir les fentres pour ventiler et faire sortir la chaleur accumule le soir.

QQ ;; QQ ;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQ @@@@@ ;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQ @@@@@ ;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQ @@@@@ ;;;;;La distribution des ouvertures constitue un enjeu important. Mieux vaut viter les expositions directes est ou ouest qui suivent la courbe du soleil. L exposition ouest est la plus dconseille car elle cumule la chaleur de matine et lexposition directe du soleil laprs-midi. L exposition sud est souvent la plus intressante pour respecter le confort dt et rcuprer les apports solaires gratuits lhiver. Dans les rgions chaudes, il est conseill de multiplier les fentres afin de pouvoir les ouvrir le soir et ventiler naturellement. Nanmoins ces fentres, ainsi que les autres baies vitres, doivent absolument tre pourvues de protections solaires, surtout les surfaces vitres horizontales ou inclines et celles verticales en faade est ouest. Les stores extrieurs sont thermiquement plus efficaces que les stores intrieurs, car ils vitent lchauffement de la baie vitre ; la lame dair situe entre le store et la baie vitre doit tre ventile afin quelle aussi ne schauffe pas. Un autre type de protection, fixe celui-ci, peut tre ralis au niveau de la construction. Les pare-soleil, les brise-soleil, les balcons, les avances de toiture, les dcrochements de faade sont de vritables lments architecturaux qui participent la faade et au confort. Maonns ou rapports, verticaux ou horizontaux, ils ont lavantage dagir en permanence sans intervention humaine. Les occultations horizontales fixes sont aussi appeles casquettes. Leurs emplacements et leurs dimensions doivent tre tudis pour une protection moyenne

Orientation

L implantation et lorientation du btiment ou de la maison et des diffrentes pices doivent tre tudies de manire trouver le meilleur compromis entre confort thermique dhiver et confort thermique dt, selon la rgion et le site. Mis part les cas de climat extrme, lobjectif est de rcuprer au maximum les apports solaires en hiver et de rduire ces mmes apports en t, notamment les rayonnements directs du soleil. Dune manire gnrale, si le confort dt est prioritaire, les orientations ouest et sud sont viter, surtout en prsence de grandes baies vitres, verrires et serres (sauf usage exclusif despace tampon). Les btiments traversants , avec deux faades ayant des orientations diffrentes, permettent darer facilement.

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GUIDE


de faon plus ou moins laisser passer le rayonnement solaire selon les saisons. Un autre moyen consiste planter des arbres ou des arbustes, plutt louest pour crer une ombre laprsmidi et en soire. Il est judicieux de choisir des plantations feuilles caduques, qui laissent ainsi passer les rayons du soleil lhiver. De mme, une vgtalisation de la faade et de la terrasse participe lapport de fracheur.

Aration et ventilation

Il est conseill dorganiser une stratgie de ventilation, de manire vacuer la chaleur. Les stores et volets doivent rester ferms pour garder une ambiance frache, la ventilation doit tre adapte pour limiter les infiltrations de chaleur extrieure dans la journe et rcuprer lair frais du dehors pendant la nuit.

Apports gratuits

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Au-del des apports solaires, dautres solutions complmentaires permettent de gagner des degrs toujours prcieux comme les puits canadiens ou provenaux, des solutions intressantes. Ils ont pour but de limiter les consommations dnergie lies au chauffage et la climatisation, ou mme viter linstallation dun systme de climatisation. Le principe consiste faire circuler dans des tuyaux placs une profondeur de 1,5 2 mtres dans le sol, sur une longueur de 25 30 mtres, lair neuf de renouvellement destin tre introduit dans le btiment. En hiver, le sol cette profondeur est plus chaud (de lordre de 12 C) que la temprature extrieure, lair froid est donc prchauff lors de son passage dans les tuyaux. En t, le sol est linverse plus froid que la temprature extrieure, lair est donc rafrachi lors de son passage dans les tuyaux. Ce systme peut augmenter ou rduire la temprature de 2 5 C.

GUIDE


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LES BENEFICES DUNE ISOLATION REGLEMENTAIREUne maison rfrence RT 2005, cest une bonne qualit de lenveloppe, du bti, de la ventilation, des quipements de chauffage et deau chaude sanitaire. Elle peut permettre de diviser par 8 les dperditions, ainsi que les consommations et les missions de CO2. Le concept de maison multi-confort dISOVER va plus loin et permet de prparer les rponses aux futures rglementations thermiques.

MAISON MULTI-CONFORT NERGIE AVEC ISOVERQUIPEMENTS RENFORCS Chauffage gaz Chauffage lectrique Chaudire condensation Ventilation hygrorglable type B Radiateur chaleur douce Robinets thermostatiques Programmateurs heure fixe avec contrle dambiance Pompe chaleur (coefficient de performance COP 4) Ventilation hygrorglable type B Radiateur chaleur douce

CAS 3

ISOLATION RENFORCE Murs (exemples)

Brique monomur 22 cm + systme Optima avec isolant GR 32 en 100 mm

Bton cellulaire 22 cm + systme Optima avec isolant GR 32 en 100 mm

Maison ossature bois, isolation double couche avec Isoconfort 32 en 100 mm + Isoconfort 35 en 60 mm + membrane Vario Duplex

MAISON RFRENCE RT 2005 ISOLE AVEC ISOVERQUIPEMENTS RENFORCS Chauffage gaz Chaudire basse temprature Ventilation hygrorglable type B Radiateur chaleur douce Robinets thermostatiques Programmateur heure fixe avec contrle dambiance

CAS 2

Combles(exemples)

ISOLATION RENFORCE Murs isols avec lesystme Optima (isolant GR 32 en 100 mm) Combles isols (isolant R = 5,5) Sols isols sous chape flottante et sous dalle Vitrage double 4/16/4 peu missif (VIR) Systme Intgra Vario avec isolant Isoconfort 32 + membrane Vario Duplex

Chauffage lectrique Ventilation hygrorglable type B Panneaux rayonnants Rgulation NFC Programmateur heure fixe avec contrle dambiance

MAISON NON ISOLEQUIPEMENTS STANDARD Chauffage gaz Chauffage lectrique Chaudire standard, rendement 0,6, type annes 1975-1980 Ventilation naturelle Pas de robinet thermostatique Radiateur haute temprature Programmateur heure fixe Ventilation naturelle Convecteurs Rgulation NFB Programmateur heure fixe

CAS 1PAS DISOLATIONVitrage simple

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Sols (exemples)

Plancher sur vide sanitaire, isol sous chape flottante

RSULTATS PAR ANChauffage gaz Dperditions Indicateur/m2 consommations nergie finale chauffage Dpenses de chauffage de la maison Indicateur environnement au titre du chauffage Chauffage lectrique Dperditions Indicateur/m2 consommations nergie finale chauffage Dpenses de chauffage de la maison Indicateur environnement au titre du chauffage (W/m2.K) (kWh ef/m2) (indice de cot)* (kg de CO2/m2) (W/m2.K) (kWh ef/m2) (indice de cot)* (kg de CO2/m2) 2,269 467 100 95,7 2,269 242 100 43,6 0,426 56 12 11,4 0,426 38 15,8 6,9 0,337 35 7,5 7,2 0,337 12 4,9 2,2

*Source Be Tribu. Mthode 3 CL (calculs des consommations conventionnelles dans les logements), version 10.9 avril 2005. tude de trois cas du bilan nergtique chauffage hors ECS (eau chaude sanitaire) dune maison isole type MI 3 avec tage et garage en zone climatique H1 dune surface habitable de 115,60 m2 (Shon 132,9 m2).

+ de 80 % dconomies

+ de 70 % dconomies supplmentaires

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GUIDE


Le premier label franais

LES SOLUTIONS DAVENIR EXISTENT

La maison multi-confort, un concept dvelopp par Saint-Gobain Isover

La maison multi-confort est celle qui permet de rduire de plus de 80 % sa consommation dnergie pour le chauffage par rapport une maison non isole. Elle existe dj avec des matriaux courants, des quipements banaliss, des instruments de rgulation et une conception adapte. La maison multi-confort utilise des composants passifs, comme des isolants et des fentres trs performants, pour diminuer sa demande en nergie. Parfaitement tanche lair, elle exploite en permanence un air neuf, sain et la bonne temprature, elle utilise sous toutes les formes les apports nergtiques, nergie du sol, du soleil, des quipements, des occupants. Elle sait aussi rguler, l o il le faut et quand il le faut, ses besoins en chaleur et air neuf.

Un confort de vieLes btiments, y compris ceux respectant les dernires rglementations, sont dpasss en matire defficacit nergtique. Le standard multi-confort sappuie sur des niveaux de consommation et defficacit nergtique qui vont bien audel des rglementations actuelles. Il est alors possible de profiter dune temprature intrieure de confort alors qu lextrieur il ne fait que 10 C. Grce son haut niveau disolation, des parois et vitrages, sa ventilation contrle, son emploi efficace et optimal des sources dnergies et de la chaleur, la maison multi-confort est toujours bonne temprature.

Le btiment basse nergie que va promouvoir Effinergie se situe entre les btiments conformes aux exigences rglementaires actuelles ou programmes et les constructions exprimentales type maisons passives qui atteignent des performances trs leves mais des cots et des conditions non encore adapts au march franais courant. Les seuils de performances atteindre selon le standard Effinergie seront, par exemple, pour les constructions rsidentielles neuves, en moyenne nationale de 50 kWh.ep/m2/an pour la totalit des usages rglementaires (chauffage + eau chaude sanitaire + ventilation + climatisation). Les exigences seront dclines et diffrencies entre le neuf et la rnovation et les types de btiment, dune part, et selon les zones climatiques, dautre part, pour tenir compte des spcificits climatiques des rgions. Il est en effet ais dadmettre quen rgion Nord-Pas-de-Calais, on puisse avoir plus facilement besoin de 65 kWh.ep/m2/an, alors quen Provence-Alpes-Cte-d zur, on se satisfait A grandement de 40 kWh.ep/m2/an. Le standard Effinergie sinscrit pleinement dans le contexte rglementaire et normatif franais et europen. Le label Effinergie donne un cadre formel sur lequel tout entrepreneur de travaux pourra sappuyer, tant en construction neuve quen rnovation, pour respecter les normes, les rgles et les rglements en vigueur. Effinergie souhaite pleinement contribuer accompagner et favoriser lmergence en France dune politique de promotion de la trs haute performance nergtique. Le label Effinergie fera lobjet dune certification par une tierce partie indpendante. Pour en savoir plus : www.effinergie.org

A B C D E

RT 2010 RT 2005

RT 2000

Voie des btiments neufs

Lexprience de nos voisins europens

Btiment moyen

F G

Epave thermique

La France a accumul un certain retard par rapport ses voisins europens. En Allemagne, linstitut indpendant de recherche Passivhaus a apport son savoir-faire pour la ralisation de maison passive depuis 1991. Ce btiment est quasi autonome pour ses besoins de chauffage. Il se contente des apports solaires, des apports mtaboliques (habitants, machines) et dune bonne isolation. Le chauffage partir de ressources traditionnelles est un simple appoint. En Suisse, les cantons de Zurich et de Berne ont cr, la fin des annes quatre-vingt, un standard Minergie pour une quantit rduite dnergie consomme. Depuis Minergie est devenu un label de qualit, un standard de construction, quil sagisse de btiments neufs ou rnovs.

Route du parc existant

BTI ET QUIPEMENTS DE QUALIT Isolation performante et continue tanchit lair Ventilation hygrorglable contrle (renouvellement dair, vacuation de la vapeur deau) Rendement nergtique optimis (double flux, gothermie) Rgulation de la temprature

GUIDE


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GUIDE


LES ENJEUX TECHNIQUES DE LISOLATION THERMIQUEDans toute construction neuve, la thermique est une proccupation transversale qui doit conditionner le projet chaque tape et impliquer tous les acteurs et corps dtat diffrents titres. La connaissance des principes de fonctionnement thermiques des matriaux et des parois, des phnomnes les rgissant, tels que les dperditions et transferts de vapeur deau, permettent par ailleurs de rpondre efficacement aux exigences de la rglementation.LISOLATION DANS LA CONDUITE DU PROJET THERMIQUE La stratgie thermique La conception thermique

LES PONTS THERMIQUES 2222 23

3939 40 41

LE CONFORT DT Les effets de la chaleur Le principe dinertie Le confort dt

6060

Les ponts thermiques intgrs Les ponts thermiques de liaison Le traitement des ponts thermiques Lisolation des sols Lisolation des planchers dtage Lisolation des refends ou cloisons Lisolation de la toiturestructurels

LES PRINCIPES DE LA THERMIQUE Comment se transmet la chaleur ? Chaleur et flux de chaleur

2424

LA RGLEMENTATION THERMIQUE, RT 2005 61 Le champ dapplication Les orientations et les volutions Objectif matrise nergtique De nouvelles exigences Les principes de la RT 2005 valuer les consommations Les exigences de la RT 2005 La qualit du bti etla matrise des dperditions de la RT 2005 61 61

dans une paroi 24 Chaud et froid Le pouvoir isolant des laines minrales 26 Performance des laines de verre et des laines de roche

LE TRANSFERT DE VAPEUR DEAU ET DEAU DANS UNE PAROI 45 Le transfert deau sous forme Le transfert deau sous formede vapeur deau liquide 46 47

62 63 64 65 66 66 67

LE TRANSFERT DE CHALEUR DANS UNE PAROI Matriser les dperditions

28

La condensation la surfacedune paroi 48

Lhumidit relative La condensation

Les dperditions Ubt rfrence Les dperditions maximalesde la RT 2005

Les zones climatiques de la RT 2005

et les apports 28 Les transferts au sein dune paroi 29 La conduction La convection Le rayonnement La rsistance thermique dune paroi Les rsistances superficielles dune paroi La rsistance thermique des lames dair Lvolution de la temprature dans les parois Dperditions thermiques dans une paroi 33 Dperditions thermiques et produits rflchissants 36 Calcul des performances des produits rflchissants Principe en paroi courante Dperditions compares : produit mince rflchissant et doublage isolant Dperditions compares : produit mince rflchissant et systme isolant sous ossature

La condensation dans la masse

Empcher la condensation de surface50

Exemples de calcul Le DPE : diagnostic de performancenergtique

dune paroi La migration de vapeur deau La permabilit la vapeur deau Le mode de migration de la vapeur deau dans une paroi Ventiler, une ncessit absolue Prvoir un pare-vapeur Choisir un pare-vapeur

La vocation du DPE

52 53 54

LES LABELS DE PERFORMANCE NERGTIQUE

68

LA PERMABILIT LAIR DUN BTIMENT ET LA VENTILATION 56 Les enjeux de la permabilit lair 56 Le traitement de la permabilit lair 57 La ventilation et les dperditions 58

GUIDE


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LISOLATION DANS LA CONDUITE DU PROJET THERMIQUELa conduite dune stratgie pour la thermique du btiment doit amener sa meilleure performance nergtique. Une rflexion en amont aux diffrentes tapes conduit immanquablement des rponses techniques pertinentes et conomiques. LA STRATEGIE THERMIQUELa difficult dintgration de la problmatique thermique tout au long du droulement dun projet est lie : au nombre des acteurs qui doivent intervenir toutes les phases du projet : matre douvrage, matres duvre, bureaux dtudes, entreprises, fournisseurs ; aux choix de confort ;

aux choix de performance nergtique ;

C

ON

FO

R

T

Up aux choix environnementaux.

la double contrainte rglementaire et technique ;

la multitude des facteurs qui doivent tre combins : dperditions des parois, ventilation, choix des systmes de gnration, de distribution, dmission et de rgulation de chauffage ;

La conduite du projet thermique sappuie en amont sur une vision claire des points essentiels constituant lenvironnement et les exigences du projet : le contexte rglementaire (RT 2005, DTU) ; la programmation ou cahier des charges : les objectifs du matre douvrage en matire de thermique, et en particulier les cots dexploitation projets.

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GUIDE


LA CONCEPTION THERMIQUELa conduite du projet thermique sappuie en phase de conception sur une vision claire des paramtres interactifs influant sur la performance nergtique globale du btiment. Dperditions : les dperditions (planchers, murs, toitures) des lments de lenveloppe du btiment incluant les ponts thermiques intgrs aux parois et les ponts thermiques structuraux ; les ouvertures et baies vitres lies la conception architecturale ; la ventilation et le renouvellement dair.

lments de confort et label : la ventilation de confort et le contrle de lhygromtrie ; les protections solaires lies au confort dt ; linertie thermique (choix des matriaux et conceptions architecturales).

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Il est important, au fil de la conception de louvrage, dtablir les liens privilgis entre les critres de dcision correspondant chaque phase de la conception architecturale du projet et qui, ds le dpart, influent sur le profil nergtique dun btiment. Le degr de prise en compte de ces paramtres est fortement li au niveau dtape du projet et dans tous les cas troitement associ la conception architecturale et lavant-projet.tapes du projet

Programmation

AvantAvantprojet projet sommaire dtaill

Projet

Chantier

Dperditions (Up) Apports gratuits quipements

Apports : les apports solaires (directs, indirects ou lis la conception architecturale) ; lclairage naturel et artificiel.

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lments de confort label

tape o les paramtres du projet thermique doivent tre particulirement pris en compte tape o les paramtres du projet thermique sont pris en compte de faon moindre

quipements : le chauffage : type dnergie, la production, la distribution, la rgulationprogrammation ; leau chaude sanitaire : type dnergie, la production, le stockage, la distribution ; lclairage : consommations.

Le choix du systme de construction, de larchitecture, de lorientation du btiment, des apports solaires induits, conditionne largement le projet sous langle de la thermique. Le modle thermique des pages 14 et 15 permet de suivre les enjeux, les moyens et les critres techniques retenir pour assurer la meilleure efficacit nergtique du btiment.

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GUIDE


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LES PRINCIPES DE LA THERMIQUELimiter les transferts de chaleur en matrisant les changes thermiques : en hiver, diminuer les dperditions calorifiques et donc ralentir les flux de chaleur de lintrieur vers lextrieur. En t, cest ralentir la progression de la chaleur et limiter les consommations dnergie lies la climatisation.Lorsque deux corps de tempratures diffrentes sont en prsence, le corps le plus chaud rayonne plus dnergie quil nen absorbe et le corps le plus froid absorbe plus dnergie quil nen rayonne. Cela dpend de leur missivit.

COMMENT SE TRANSMET LA CHALEUR ?Les principes gnraux de la transmission de la chaleur sont universels et les mmes mcanismes se retrouvent, diffrents niveaux dimportance, dans tous les changes thermiques de lenveloppe dun btiment. Les diffrents modes de transmission de la chaleur Transmission de la chaleur par conduction (concerne principalement les corps solides) et les fluides. Plus le matriau est isolant, moins il y a de conduction.

EN RSUMDans un btiment, les trois modes de transmission de la chaleur sont prsents simultanment avec des importances plus ou moins grandes. La conduction est le mode de transmission majoritaire dans les systmes constructifs du btiment. Isoler correspond limiter ces trois modes de transfert. Nagir que sur lun des trois nest pas suffisant pour assurer une isolation efficace.

Transmission de la chaleur par convection (concerne principalement les gaz et les fluides). L circule par diffrence air de temprature entre deux points en raison de la variation de masse volumique. Par exemple, lair chaud monte et la chaleur se dissipe en frottant sur les parois .

CHALEUR ET FLUX DE CHALEUR DANS UNE PAROI

Chaud et froid

Plus lair est immobile, moins il y a de convection.

Transmission de la chaleur par rayonnement (infrarouge). Toute matire absorbe et met un rayonnement en fonction de sa temprature et de son missivit, lchange de chaleur se faisant en fonction du vecteur de propagation (air ou vide). Le transfert de chaleur par rayonnement ne ncessite pas de vecteur de propagation.

Tous les matriaux sont composs de particules lmentaires en perptuel mouvement. L apport de chaleur ou dnergie contribue augmenter lagitation interne des molcules du matriau, qui alors se rchauffe. Par consquent, le refroidissement de ce mme matriau contribue une diminution de lagitation interne ou une restitution de lnergie. Cest le refroidissement du matriau qui contribue la diminution de lagitation molculaire.

Plus le rayonnement est rflchi ou absorb, moins il y a de transfert ou dchange thermique.

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GUIDE


Fuite de la chaleurQuand la temprature extrieure est de moins 5 C et la temprature intrieure de 20 C, la diffrence entre ces deux niveaux de temprature cre un phnomne physique de transfert dnergie qui provoque la fuite de la chaleur. Chaud 20 C

Flux de la chaleur

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Froid - 5 C

Cette fuite dnergie ou de chaleur est appele flux de chaleur symbolis par (phi). Il augmente quand lcart de temprature augmente lui aussi. Pour une mme paroi, de nature et dpaisseur identiques, et pour un cart de temprature deux fois plus grand, la fuite de chaleur se traduit par un effet double. Le flux de chaleur est la quantit dnergie ou de chaleur passant au travers de 1 m2 de paroi pendant une seconde.

= 15 C

20C 15C 10C 5C 0C C -5 C -10

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20C 15C 10C 5C 0C -5 -10 C C

= 30 C

20C 15C 10C 5C 0C -5 -10 C C

20C 15C 10C 5C 0C C -5 C -10

Flux de chaleur

Flux de chaleur 2

Si, pour un cart de temprature de 15 C, le flux de chaleur est gal chaleur sera alors gal 2 .

, pour un cart de temprature de 30 C (double), le flux de

La loi fondamentale de Fourier, rgissant le flux de chaleur (phi) dans une paroi homogne, sexprime par la formule :20C 15C 10C 5C

=;;;;; @@@@@ yyyyy ;;;;; @@@@@ yyyyy ;;;;; @@@@@ yyyyy ;;;;; @@@@@ yyyyy ;;;;; yy @@ ;; @@@@@ yyyyy ;;;;; yy @@ ;; @@@@@ yyyyy ;;;;; yy @@ ;; @@@@@ yyyyy ;;;;; yy @@ ;; @@@@@ yyyyy ;;;;; @@@@@ yyyyy= flux de chaleur en W/m2 1m T1

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0C C -5 C -10

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20C 15C 10C 5C 0C -5 -10 C C

= cart de temprature de part et dautre dune paroi, en C

T2

1m

= 1 C

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= conductivit thermique en W(m.K)

Cette loi fondamentale montre que le flux de chaleur traversant une paroi dpend : du lambda du matriau constituant la paroi : plus son lambda est faible, plus la paroi est isolante (pour une paroi dpaisseur gale) ; de lpaisseur de la paroi ; de lcart de temprature entre extrieur et intrieur.

GUIDE


25

LES PRINCIPES DE LA THERMIQUE

La conduction de la chaleur dans les matriauxLa conduction, ou coefficient de conductivit thermique, est exprime en W/(m.K) et reprsente la quantit dnergie traversant 1 m2 de paroi pour un mtre dpaisseur de matriau et pour une diffrence de temprature de 1 K entre les deux faces, pendant lunit de temps. Elle est dnomme (lambda), valeur normalise. Elle est conventionnellement mesure pour une temprature moyenne du matriau de 10 C. La conductivit thermique est une caractristique constante, intrinsque et propre chaque matriau. Elle permet dvaluer laptitude du matriau en question plus ou moins laisser passer un flux de chaleur.

LE POUVOIR ISOLANT DES LAINES MINERALESDans les matriaux poreux, comme les laines minrales, la transmission de la chaleur seffectue : A) Par conduction gazeuse (air). B) Par conduction dans la matire (dans sa partie solide). C) Par rayonnement infrarouge.

Transfert de chaleur dans lair emprisonn (conduction gazeuse) (W/(m.K))0,040 0,030 0,020 0,010 0 20 40 60 80

Quelques exemples de valeurs de conductivitConducteurs Cuivre Acier Granit Bton courant Pltre enduit Pierre, marbre Bois dur Bois tendre Bton cellulaire Lige comprim Verre Isolants Laines minrales Air sec immobile W/(m.K) 380,000 52,000 3,500 1,750 0,460 0,290 0,230 0,220 0,120 0,100 1,000 W/(m.K) 0,030 0,040 0,025

A

gaz (air)

(kg/m3)

La conductivit de lair emprisonn dans les pores de la laine est constante, quelle que soit la densit de la laine.

Transfert de chaleur dans la matire seule (conduction dans la matire) (W/(m.K))0,040 0,030 0,020 0,010 0 20 40

+

paisseur gale, une laine minrale ( : 0,032) est 100 fois plus isolante quun granit et, comme tous les isolants qui emprisonnent lair, elle russit atteindre les meilleures performances thermiques. Est dfini comme isolant tout produit dont la rsistance thermique dclare RD une temprature de 10 C est suprieure 0,25 m2.K/W et dont la conductivit thermique dclare une temprature de 10 C est infrieure 0,060 W/(m.K), norme NF/EN 13 162.

B 60

matire solide80

(kg/m3)

La rsistance thermique RElle dpend du (lambda) et de lpaisseur du matriau. En isolant, le but recherch est de diminuer le flux de chaleur traversant une paroi. Plus la rsistance au flux de chaleur offerte par un matriau dune paisseur donne est leve, plus le matriau est isolant.

La conductivit dans la seule matire solide est influence par la masse volumique de lisolant : plus lger est lisolant, meilleure est la performance.

Transfert de chaleur par rayonnement (W/(m.K))0,040 0,030 0,020 0,010 0 20 40

+C

R= eR = rsistance thermique exprime en m2.K/W. e = paisseur du matriau exprime en m = lambda en W/(m.k)

rayonnement60 80

(kg/m3)

Exemple : pour atteindre une mme rsistance thermique R = 5, il faut : 0,16 16 cm de laine minrale = 0,032 ; 5 = ; 0,032 ,5 ou 17 m de granit, = 3,5 ; 5 = 17 ,5 3,5

La contribution par rayonnement la conductivit dpend de la masse volumique de lisolant.

Transmission de chaleur

=A+B+C

26

GUIDE


Mcanismes de transferts de chaleur dans une laine minraleLes diffrents mcanismes de transfert de la chaleur dans une laine minrale montrent clairement que la contribution de lair emprisonn dans la matire reprsente lapport le plus important la performance laines minrales : lair immobile est isolant.

(W/(m.K)) Laine deverre0,045

Laine de roche

T = 24 C

0,040

(W/(m.K))0,040

0,035 10 20 30 40 50 Masse

1 2

3

(kg/m3)

*0,030 0,020 0,010 0 20

( )

Laine de verre procd Isover

(a) c/40 60

Exemple, pour un = 0,040, il faut : laine de verre Isover = 12 kg/m3 laine de verre classique = 16 kg/m3 laine de roche = 28 kg/m3

(b. )80

(kg/m3)

(W/(m.K))0,045

Laine de verre

Laine de roche T = 24 C

*La courbe violette reprsente la conductivit de la laine minrale est la rsultante des trois autres courbes.

0,040

( ) = conductivit thermique de la laine minrale a = contribution conduction gazeuse + b. = contribution conduction matire + c = contribution rayonnement

0,035

0,030 50 100 150

Laine de verre procd Isover

(kg/m3)

Masse

( ) = a + b. + c

ISOLER AVEC LES LAINES MINRALESLes laines minrales constituent la meilleure solution pour isoler, puisquelles sont des matriaux poreux, cest--dire que lenchevtrement des fibres de petit diamtre constitue une multitude dinterstices o lair est emprisonn. Le coefficient de conductivit thermique (lambda) de lair ainsi immobilis dans la laine, une temprature de 10 C, est de 0,025 W/(m.K). La conductivit thermique des laines minrales se rapproche donc de celle de lair immobile. La conductivit thermique des laines minrales dpend : de la nature de la laine ; de la masse volumique du produit ; de la temprature dutilisation. La performance des laines minrales, en particulier des laines de verre, constitue le meilleur compromis pour isoler entre prix, poids et performances thermiques. La laine de verre se positionne avantageusement, ne prsente pas dinfibrs grce son process de fabrication. 100 % de la matire, sous forme de laine, contribue la performance. Le produit justifie de performants 0,032 W(m.K), voire 0,030 W(m.K), il reste souple et lger manipuler.

Performance des laines de verre et des laines de roche

La performance nest pas proportionnelle la masse volumique (kg/m3), tant en thermique quen acoustique. La masse volumique est dite apparente car elle associe la masse de la seule phase solide au volume total occup par lisolant seul. Cela reprsente donc la quantit de matire : Pour la laine de verre : fibres + rsines ou liants pour 1 m3. Pour la laine de roche : fibres + rsines ou liants + matires non fibres (lies au process) pour 1 m3. Les infibrs participent au poids, mais pas la performance. Avec les procds actuels, la laine de verre ou de roche, pour des performances gales, auront, du fait du process, des masses volumiques diffrentes.

GUIDE


27

LE TRANSFERT DE CHALEUR DANS UNE PAROILes transferts thermiques dans une construction sont de diffrentes natures. Ils sont fonction des matriaux composants les parois, les murs, les sols, les planchers ou les toitures. Tout lenjeu de lisolation sera dvaluer et de matriser ces phnomnes pour un habitat confortable en hiver comme en t.Maison non isole

MAITRISER LES DEPERDITIONS ET LES APPORTSDperditions dans un btiment non isolLes dperditions dans les parois (Up) reprsentent un champ dattention et dconomie important ainsi que la permabilit lair.

En hiver, les dperditions sont maximales au niveau de lensemble des parois opaques et vitres et des liaisons structurelles. La ventilation naturelle nest pas contrle et augmente les dperditions. En t, le soleil surchauffe lambiance intrieure.

Ponts thermiques Ventilation

Toitures 30 % Portes et fentres 13 %

Maison bien isole

QQQQ QQQQ @@@@ @@@@ ;;;; ;;;; ;;;; QQQQ QQQQ QQ @@@@ @@ ;;;; ;; ;;;; QQQQ ;;;;;;; @@@@@@@ yyyy ;;;; QQQQQQQ ;;;; ;; ;;;; @@@@ @@ QQQQ ;;;;;;; @@@@@@@ yyyy QQ QQQQQQQ ;;;; @@@@ ;;;; @@@@ QQQQ QQQQ ;;;;;;; @@@@@@@ yyyy ;;;; QQQQQQQ ;;;; @@@@ ;;;; @@@@ QQQQ QQQQ ;;;;;;; @@@@@@@ yyyy ;;;; QQQQQQQ ;;;; @@@@ ;;;; @@@@ QQQQ QQQQ ;;;;;;; @@@@@@@ yyyy ;;;; QQQQQQQ ;;;;; @@@@ ;;;; @@@@Q QQQQ ;;;;;;@@@@ QQQQ ;;;;;;; @@@@@@QQQQ @@@@@@@ QQQQQQ;;;; yyyy ;;;; QQQQQQQ ;;;; QQQQ ;;;; @@@@Q QQQQ ;;;;; @@@@ ;;;;;;@@@@ @@@@@@ QQQQ ;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@@ yyyy QQQQ QQQQQQQ QQQQ @@@@ @@@@ QQQQ ;;;; ;;;; ;;;;;; ;;;;;;; @@@@@@ @@@@@@@ QQQQQQ QQQQQQQ ;;;;;;; ;;;;;; QQQQ @@@@ @@@@ QQQQ ;;;; ;;;; @@@@@@ @@@@@@@ QQQQQQ QQQQQQQ ;;;;;;; @@@@@@@ QQQQQQQ ;;;;;;; ;;;; @@@@ @@@@@@@ QQQQ QQQQQQQ QQQ ;;;

Murs 16 %

Sols 16 %

75 %Parois

20 %Renouvellement d'air

5%Liaisons structurelles et ponts thermiques

En hiver comme en t, les transferts de chaleur sont rduits sur lensemble des parois. La ventilation mcanique contrle optimise le renouvellement dair pour le moins de dperditions possible. Selon lorientation, la taille des baies, le mode de vie des occupants, les apports gratuits dnergie peuvent reprsenter jusqu 20 % des besoins. Ils rduisent dautant les besoins dnergie.

Dperditions dans le btiment non isol

QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ QQQQ @@@@ @@@@ ;;;; ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ QQQQ @@@@ @@@@ ;;;; ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; @@@@ QQQQ @@@@ @@@@ QQQQ ;;;; ;;;; QQQQ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; @@@@ QQQQ ;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQ @@@@ ;;;;

28

GUIDE


Le rayonnement

LES TRANSFERTS AU SEIN DUNE PAROILes grands principes de la thermique et de ses modes de transmission associs la conduction, la convection, le rayonnement se retrouvent dans une paroi simple.

La conduction

20 C

C -5

20 C

C -5

n Se

sd

uf

lu

e xd

ch

ale

ur

Se

ns

du

flu

e xd

ch

ale

ur

Le rayonnement se manifeste quand des corps chauds mettent des rayons porteurs dnergie qui sont absorbs par dautres corps et alors transforms en chaleur. Au niveau dune paroi, le rayonnement se traduit par celui des metteurs de chaleur cdant leur chaleur la paroi.

Illustration des principes de transfert thermiqueAL existence de paroi faible rsistance thermique entrane la cration dune zone perturbe par les courants de convection. La pice chauffe cde de la chaleur la paroi par convection (air en circulation), et par rayonnement des metteurs de chauffage en particulier.

La conduction est la transmission dnergie ou de chaleur par la matire mme de la paroi (sa partie solide). On dit quune paroi conduit plus ou moins bien la chaleur selon sa rsistance thermique.

La convectionExtrieurZone perturbe

20 C

C -5

B Les parois isoles permettent lobtention dune ambiance temprature homogne, source de confort.Ambiance homogne et confortable

Intrieur

Se

ns

du

flu

e xd

ch

ale

ur

La convection est lchange entre un corps gazeux et un autre corps, quil soit liquide, solide ou gazeux. Au niveau dune paroi, cest le mouvement de lair provoqu quand la temprature de ce dernier est diffrente de celle de la paroi. Le local chauff cde de la chaleur la paroi par convection.

C Mme aprs rafrachissement de lair, les parois surchauffes pendant la journe sont cause dune sensation doppression due au rayonnement calorifique.

GUIDE


29


Il nest pas possible dempcher les transferts de chaleur, mais il est possible de les freiner fortement. Isoler, cest associer aux parois des matriaux qui diminuent ces transferts de chaleur en augmentant leur rsistance thermique.

Rsistance thermique dune paroi

La rsistance thermique dune paroi

20C 15C 10C 5C 0C -5 C C -10

1 Pour obtenir la rsistance thermique de la paroi, il est ncessaire dadditionner les rsistances des diffrents lments qui la composent ainsi que les rsistances superficielles internes et externes de la paroi (changes avec lair de lambiance intrieure et extrieure). 2 Dans une paroi isole, chaque lment homogne qui lacompose possde ses propres caractristiques et proprits thermiques.

QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQ @@ QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; ;; QQ @@ ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;;

20C 15C 10C 5C 0C C -5 0C -1

Nota : seules les rsistances se cumulent, les ne sadditionnent pas.

3R mur : paisseur mur mur (selon nature et caractristiques matriau)

+R laine paisseur laine laine (selon caractristiques laine)

Les rsistances superficielles dune paroi

R=

+R parement : paisseur parement parement(selon nature et caractristiques parement)

+rsi et rse : rsistances superficielles intrieure et extrieure(selon nature paroi et sens du flux)

Chaque paroi gnre des rsistances superficielles en fonction de sa nature et du sens du flux de chaleur. Conventionnellement admises dans les calculs thermiques dun projet pour tenir compte des changes thermiques par convection et rayonnement, ct extrieur et intrieur, ces rsistances sont donnes selon les rgles Th-U sur la base de normes europennes.

Rsistances superficielles des parois verticales sur lextrieur

La somme des rsistances thermiques des matriaux homognes composant la paroi et les rsistances superficielles intrieure et extrieure donne la rsistance thermique totale de la paroi.

4

R en m2.K/W =

R + rsi + rse

Intrieur

R total = R mur + R laine + R parement + R superficielles intrieure (rsi ) et extrieure (rse )

Plus la rsistance cumule au flux de chaleur R est grande, plus la paroi rsiste la transmission de chaleur et meilleur est son pouvoir isolant.

QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ ;; yy QQ @@ @@ ;; ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ yy ;; @@ QQ ;; @@ yyyyy @@@@@ ;;;;; yy @@ @@ ;; ;; QQ yyyyy @@@@@ ;;;;; yy @@ @@ ;; ;; QQ yyyyy @@@@@ ;;;;; yy @@ @@ ;; ;; QQ yyyyy @@@@@ ;;;;; QQrsi 0,13

Extrieur

rse 0,04

Parois verticales

rs = 0,17 m2.K/W

30

GUIDE


Rsistances superficielles des parois horizontalesExtrieur

La rsistance thermique des lames dair

QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;;rse 0,04

Dans une paroi ou un systme constructif, une lame dair non ventile contribue la performance thermique globale. Dans ce cas, les rsistances associes en fonction de lpaisseur de la lame dair et du sens du flux de chaleur sont donnes selon les rgles Th-bt.

Flux ascendant

yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQ @@@@@ ;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQ @@@@@ ;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQ @@@@@ ;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQ @@@@@ ;;;;;Flux descendantRsistance superficielle (m2. K/W)

QQ ;; @@ ;; QyQy ;;;; @@@@ ;;;; yyyy ;;;; @@@@ ;;;;Intrieur Intrieur Extrieur

Rsistances thermiques de lames dair non ventiles R (m2. K/W)QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ ;; yy QQ @@ @@ ;; ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ yy ;; @@ QQ ;; @@ yyyyy @@@@@ ;;;;; yy @@ @@ ;; ;; QQ yyyyy @@@@@ ;;;;; yy @@ @@ ;; ;; QQ yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ yy @@ @@ ;; ;; QQ yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;;Flux horizontal 0,00 0,11 0,13 0,15 0,17 0,18 0,18 0,18 0,18

rsi 0,10

yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQ @@@@@ ;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQ @@@@@ ;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQ @@@@@ ;;;;; yyyyyyyyyyy @@@@@@@@@@@ ;;;;;;;;;;; QQQQQQQ @@@@@@@ ;;;;;;; QQQQQ @@@@@ ;;;;;

yQ Q; @@ y y;Q; y; ;@ @; yQ;; @@@@ ;;;; y;

yQ Q; @@ ;; ;; @@ ;; yy ;yQ @Q@; ;@;@ y;y;

paisseur de la lame dair (mm) 0 5

Flux ascendant 0,00 0,11 0,13 0,15 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16

Flux descendant 0,00 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,21 0,22 0,23

rs = 0,14 m2.K/W

7 10 15 25 50 100

rsi 0,17

300

QQ ;; @@ ;; QyQy ;;;; @@@@ ;;;; yyyy ;;;; @@@@ ;;;;rsi rse0,04 0,04 0,04 0,13 0,10 0,17

Ces valeurs correspondent une temprature moyenne de la lame dair de 10 C. Les valeurs intermdiaires peuvent tre obtenues par interpolation linaire.

rsi 0,04

rs = 0,21 m2.K/W

rs0,17 0,14 0,21

Paroi verticale Paroi horizontale (flux ascendant) Paroi horizontale (flux descendant)Rgles ThU CSTB

GUIDE


31

LE TRANSFERT DE CHALEUR DANS UNE PAROIChute de temprature dans une paroi isole10 cm 14 cm20C

Lvolution de la temprature dans les parois

1 cm

Lorsque la temprature de surface de la paroi intrieure est similaire celle de lambiance, loccupant ressent une sensation de confort. La paroi est sche et saine. linverse, lorsque la paroi est froide, lcart de temprature entre lair ambiant et cette paroi est important. L occupant ressent un effet de paroi froide, de la condensation (eau contenue dans lair) apparat sur la paroi. Cette condensation nuit la qualit et la prennit des murs et des ouvrages. Outre le fait daugmenter la rsistance thermique dune paroi, lisolation permet de garantir un faible diffrentiel de temprature entre lambiance intrieure et la surface intrieure du mur. Plus cette diffrence est faible (3 C de diffrence maximum), meilleure est la sensation de confort.

19C

15C 10C 5C 0C

20C 15C 10C 5C 0C C -5 C -10

C -5 C -10

-45C ,

Chute de temprature dans une paroi non isole

20C 15C 10C 5C 0C C -5 C -10

QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ ;; yy QQ @@ @@ ;; ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ yy ;; @@ QQ ;; @@ yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;;14 cm

20C 15C 10C 5C 0C C -5 C -10

Rsi R parement plaque de pltre R isolant laine minrale R bton Rse RT

= 0,13 = 0,021 = 2,5 = 0,082 = 0,04

(m2.K/W) = 2,773

7,5C

Profil des tempratures : effet de lisolationTemprature la surface intrieure de la paroi de 19 C, source de confort, mur sain.T (C)

-1C

Rsi R bton R parement Rse RT (m2K/W)

= = = = =

0,13 0,082 0,021 0,04 0,25

20C15 10 5 0 -5Rsi = 0,13

19C

-4C1 2 2,773 RT (m2.K/W)

-5C

Profil des tempratures dun mur nuTemprature la surface intrieure du mur de 7,5 C, source dinconfort, de point de rose et de condensation.T (C)

Rse = 0,04 Risolant = 2,5 Rbton = 0,082

Rparement = 0,021

20C15 10 5 0 -5Rsi = 0,13

7,5C -1C0,1 0,2 0,25 0,3 RT(m2.K/W)

Pour une paroi dpaisseur quivalente, les courbes du bas (contribution respective la rsistance thermique de chaque lment de la paroi) montrent comment la temprature chute selon quil y ait ou non un isolant qui soppose au transfert de chaleur du chaud vers le froid.

-5CRse = 0,04 Rbton = 0,082

32

GUIDE


Mur en bton, isolant laine de verre, parement en pltre

DEPERDITIONS THERMIQUES DANS UNE PAROI linverse de la rsistance thermique, le coefficient de transmission thermique surfacique dune paroi en partie courante (dperdition) exprime le flux de chaleur qui passe travers une paroi ayant une surface de 1 m2, pour une diffrence de temprature de 1 C entre les deux ambiances spares par cette paroi : cest le coefficient conventionnellement appel Uc. La rsistance totale de la paroi inclut la somme des rsistances de la paroi + les rsistances superficielles. Plus le coefficient Uc est grand, plus les dperditions de chaleur sont importantes. Plus il est petit, moins il y a de dperditions.

1 cm

10 cm

Ti

QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQ @@ ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;;14 cm

Te

Uc (W/m .K) =2

1Rsistance totale de la paroi

Uc = dperditions dans une paroi en partie courante homogne Up = dperditions dans une paroi avec ponts thermiques intgrs ou htrogne

0,01 0,46* R laine GR 32 100 mm R mur Rsistances dchanges superficielles R pltre : =

e

= 0,021 = 3,15 = 0,082 = 0,17

R (m2.K/W) = 3,42Coefficient de transmission thermique Uc en partie courante

Mur en bton non isol

Ti

0,14 1,7* Rsistances dchanges superficielles R mur = =* bton = 1,7 W/(m.K).

QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy QQ @@@@@ @@ ;;;;; ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy QQ @@@@@ @@ ;;;;; ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy QQ @@@@@ @@ ;;;;; ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ ;; yy QQ @@ @@ ;; ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; yy ;; @@ QQ ;; @@ QQ @@ yyyyy @@@@@ ;;;;; yy @@ @@ ;; ;; QQ yyyyy @@@@@ ;;;;; yy @@ @@ ;; ;; QQ yyyyy @@@@@ ;;;;; yy @@ @@ ;; ;; QQ yyyyy QQ @@@@@ ;;;;;paisseur 14 cme2

* pltre = 0,46 W/(m2.K).

Uc = 1 = 0,29 (W/m2.K) 3,42Te Pour 100 m2 de paroi et pour 15 C dcart de temprature entre lintrieur (20 C) et lextrieur (5 C), les dperditions dun mur bton de 14 cm isol sont de 0,29 W/(m2.K) x 100 m2 x 15 K = 435 W soit 14 fois moins que le mur non isol.

= 0,082 = 0,17

R (m .K/W) = 0,25Coefficient de transmission thermique Uc en partie courante

Uc = 1 = 4 (W/m2.K) 0,25Pour 100 m2 de paroi et pour 15 C dcart de temprature entre lintrieur (20 C) et lextrieur (5 C), les dperditions dun mur bton de 14 cm non isol sont de 4 W/(m2.K) x 100 m2 x 15 K = 6 000 W soit lquivalent de 100 ampoules de 60 watts allumes en permanence.

GUIDE


33


CHOISIR DES ISOLANTS PERFORMANTS COMME LES LAINES MINRALES paisseur quivalente de paroi (25 cm), les principes de la thermique applique au btiment montrent quil est possible de faire varier de faon sensible la performance globale de la paroi (meilleure rsistance thermique) en choisissant des isolants performants (faible conductivit thermique).

ISOLANT = 0,045 (W/m.K)1 cm 10 cm 14 cm

Rs i

QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQ @@ ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;;1Rparement = 0,021

Rs e

Rsi R parement pltre

= 0,13 = 0,021

R isolant : 0,10/0,045 = 2,222,4 93RT (m2.K/W) 3Rse = 0,04

R bton Rse R (m K/W)2

= 0,082 = 0,04 = 2,493

2Rbton = 0,082

Dperditions Uc : 1/R = 0,401 W/m2.K

Risolant = 2,22

Rsi = 0,13

ISOLANT LAINE DE VERRE = 0,032 (W/m.K) (GR 32 REVTU KRAFT)10 cm 1 cm

Rsi

QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQ @@ ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQ @@ ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;; QQ @@ ;;14 cm

Rsi R parement pltreRse

= 0,13 = 0,021 = 3,10 = 0,082 = 0,04 = 3,373

R isolant laine de verre GR 32 R bton73 3,3 RT (m2.K/W) 3Rse = 0,04

Rse R (m2K/W) Dperditions Uc : 1/R = 0,296 W/m2.K

Rbton = 0,082

2

1

Risolant = 3,3

R = 0,88 (m2.K/W) Uc = 0,105 (W/m2.K)

Rsi = 0,13

Rparement = 0,021

Soit + 35 % de rsistance thermique en utilisant une laine de verre = 0,032 W/m.K. On a donc intrt choisir un isolant qui, paisseur gale, avec un niveau de conductivit thermique le plus bas possible, assure la rsistance thermique la plus forte possible. Le GR 32, isolant en laine de verre, est donc particulirement performant.

34

GUIDE


LAME DAIR OU LAINE MINRALE : LE BON CHOIX paisseur gale de la paroi totale, la solution la plus performante est bien celle qui consiste remplir la lame dair avec un isolant. Cest aussi la garantie de mettre en uvre une paroi o les phnomnes de convection seront les plus rduits possible.

Carreau de pltre

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Bton 20 cm

Lames dair 5 cm R = 0,18

R superficielle interne R carreaux de pltre R lame dair non ventile dpaisseur 50 mm R bton R superficielle externe Rsistance totale =

0,57 m2.K/W

La rsistance de la lame reprsente 31 % du total.

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R = 1,18

En remplaant la lame dair par une laine de verre de 45 mm dpaisseur = 0,038 W/m.K, la rsistance totale est augmente de 1 et devient

SAVOIR Choisir par dfinition un isolant dont le coefficient de conductivit thermique est le plus faible possible. Choisir un isolant base de laine minrale car elle emprisonne lair et apporte la meilleure contribution pour une isolation performante. Choisir un isolant base de laine minrale aux performances acoustiques sans gales.

1,57 m .K/W Rlaine = e = 0,045 0,038 1,18 m2.K/W

La rsistance de la laine de verre reprsente 75 % du total. La laine de verre remplissant la lame dair multiplie par 2,75 la rsistance thermique de la paroi.

GUIDE


35

LE TRANSFERT DE CHALEUR DANS UNE PAROIDperditions compares: produit mince rflchissant et doublage isolant

DEPERDITIONS THERMIQUES ET PRODUITS REFLECHISSANTS

Calcul des performances des produits rflchissants

Les performances thermiques des systmes intgrant des produits rflchissants sont calculables. Les rsultats des calculs sont en accord avec les mesures lorsque lon prend en compte simultanment les trois modes de transfert de chaleur : conduction, convection et rayonnement.

Principe en paroi courante

2 lames dair de 20 mm

QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;;Parement plaque de pltre

Exemple Si lon compare les Up (dperditions totales tenant compte des ponts thermiques intgrs), la performance dun produit mince rflchissant est largement conditionne : par lexistence de lames dair continues et non ventiles de part et dautre ; par la pose tendue du film rflchissant ; par le maintien de lmissivit dans le temps ; par la prise en compte du risque de condensation d au choix de lemplacement et de la nature du film dans la paroi.

Lmissivit* est la proprit qua un matriau dmettre de la chaleur. Cest un coefficient sans dimension compris entre 0 et 1, par exemple une feuille daluminium = 0,05.L missivit est une caractristique physique de surface dun matriau. Elle dpend de son tat de surface, de sa couleur et du fait quelle soit en contact (en change) avec lair. Plus le coefficient dmissivit dun matriau est faible, moins il transmet de flux de chaleur par rayonnement. Exemple dun doublage ayant un encombrement identique de 120 mm, lun avec produit rflchissant et ses deux lames dair requises, lautre avec isolant traditionnel.

Paroi Maonnerie

Produit rflchissant

Les produits rflchissants sont disposs verticalement dans une cavit avec deux lames dair de 20 mm de part et dautre, selon les recommandations du CSTB (note GS 20, mai 2004, page 38).HYPOTHSE DE CALCUL temprature de surface

*La faible missivit est une proprit de rflexion dans le rayonnement infrarouge thermique. Ce nest pas parce quun matriau est brillant (il rflchit la lumire) quil rflchit les infrarouges thermiques.AVEC UN SYSTME INTGRANT UN PRODUIT RFLCHISSANT

face froide face chaude

T1 T2 eb er

0 C 20 C 0,90 0,16 ou 0,12 20 mm 7 ou 14 mm

5 cm 1 cm

missivit

parois surfaces

paisseur des lames dair paisseur du produit rflchissant

Le rsultat du calcul de rsistance thermique du systme (produit rflchissant et lames dair) est diffrent selon que le transfert par convection est pris en compte ou non.

TRANSFERT DE CHALEUR PAR CONDUCTION, CONVECTION ET RAYONNEMENT Dperditions Uc avec un produit rflchissant de 7 mm R systme = 1,04 m2.K/W avec un produit rflchissant de 14 mm R systme = 1,25 m2.K/WRapport dtudes : Physibel rapport 9710 A.

QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; QQQQQQ @@@@@@ ;;;;;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;; yyyyy @@@@@ ;;;;; QQ @@ ;;5 cm 15 cm

Lames dair 50 mm Bton 150 mm Produit

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