LES RENCONTRES DE l ARCAD Comment réussir l étanchéité à l air d un bâtiment? Valérie LEPRINCE CETE de Lyon Le 01/07/2011 à Chalon en Champagne

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1 LES RENCONTRES DE l ARCAD Comment réussir l étanchéité à l air d un bâtiment? Valérie LEPRINCE CETE de Lyon Le 01/07/2011 à Chalon en Champagne

2 Sommaire Contexte énergétique et réglementaire Définition et enjeu de l étanchéité à l'air Les niveaux d'exigence actuels et futurs Justifier du traitement de l étanchéité à l air Les travaux du MEDDTL Les outils pour concevoir étanche 2

3 Contexte énergétique et réglementaire Le Plan Bâtiment du Grenelle de l'environnement Contexte Atteindre le Facteur 2 en 2020, le Facteur 4 en Le Plan Bâtiment du Grenelle s'inscrit dans le long terme, dans la lutte contre le réchauffement climatique et l acquisition de l indépendance énergétique 3 Objectifs et Échéances : 2012 : 2013 : 2020 : 2050 : Construire tous les bâtiments neufs au niveau BBC Engager la rénovation énergétique de tous les bâtiments de l État Renforcer la réglementation thermique des bâtiments neufs et existants Engager la rénovation des logements à raison de / an Réduire de 38% les consommations d'énergie Réduire de 50% les émissions de gaz à effet de serre Construire tous les bâtiments neufs au niveau " Énergie Positive " Rénover les logements sociaux les plus énergivores Atteindre le facteur 4 au niveau de les tous secteurs

4 Perméabilité à l'air? Une définition : Définition L expression "perméabilité à l air" caractérise la sensibilité d'un bâtiment vis à vis des écoulements aérauliques ou écoulement d'air parasites causés par les défauts d'étanchéité à l'air de son enveloppe 4

5 Perméabilité à l'air? Les parois modernes sont souvent multicouches et le calfeutrement ne fait pas l objet d une grande attention Définition La présence de fuites dans les parois : Croquis : T. Cabiriol, Edisud 5

6 Etanchéité à l air Une définition : Définition L expression "étanchéité à l air" caractérise l'aptitude d'un bâtiment à réduire au maximum les sources d'infiltration ou d'exfiltration d'air à travers les différents composants de son enveloppe Une maison étanche n est pas une maison dans un «sac en plastique» Une bonne étanchéité permet de mieux ventiler 6

7 Perméabilité à l'air? Une préoccupation de l enveloppe des bâtiments qui existe depuis de 30 ans! Quelques dates importantes : Définition 1980 : Norvège et USA - Premières études 1983 : France - Premier rapport du CETE de Lyon 1991 : Europe - CEPHEUS / Concept bâtiments passifs 1996 : Allemagne - Création du Label Passiv haus 1998 : Suisse - Création du Label Minergie-P 2005 : France - Réglementation Thermique Renforcée Build tight and ventilate right! Source : AIR (Air Infiltration Review), Août : France - Création du Label BBC-Effinergie 2012 : France - Renforcement des exigences

8 Mesures et indicateurs A partir des mesures Débits / Dépressions et d une méthode d analyse, on peut extraire des indicateurs Définition Les débits de fuite normalisés : Le taux de renouvellement d air sous 50 Pa, n50 Débit de fuite sous 50 Pa divisé par le volume chauffé Il s exprime en volume par heure [Vol / h] à 50 pascal [Pa] L indice de perméabilité à l air sous 4 Pa, Q4Pa Surf Débit de fuite sous 4 Pa divisé par la surface de parois froides hors plancher bas Il s exprime en mètre cube par heure par m² [m3.h / m2] à 4 pascal [Pa] Conversions : Il résulte de la définition de ces indicateurs que : Q4Pa Surf = (4/50)n. (V/A). n50 8

9 Les indicateurs Pourquoi le choix du Q4 Pa_surf: 4Pa une pression proche de la pression usuelle Une incertitude plus faible dans le calcul thermique (n fixé à 2/3) Ramenée par m² de surface déperditive Lieu des fuites Le volume n'est pas une entrée du code de calcul (incertitude sur l'évaluation) Possibilité de tricher en augmentant le volume artificiellement impossible avec la surface déperditive Définition 9

10 Les phénomènes moteur La présence d'un écart de pression d'air entre les 2 faces de la paroi au droit d'une fuite favorise les transferts d'air Le bâtiment est en dépression Exfiltration de l'air intérieur Infiltration de l'air extérieur Définition Le bâtiment est en surpression 10

11 Les phénomènes moteur Définition Trois phénomènes physiques internes ou externes au bâtiment entraîne des différences de pression d'air entre l'intérieur et l'extérieur de l'enveloppe 11 La pression du vent sur les façades Le tirage thermique La ventilation du bâtiment

12 Implications énergétiques et pathogènes La perméabilité à l air a des implications sur l ensemble du «système dynamique» bâtiment Enjeux On distingue 5 enjeux principaux : L hygiène, la santé, la qualité de l air intérieur Le confort thermique et acoustique La consommation et la facture énergétique La conservation du bâti La sécurité des personnes 12

13 La qualité de l'air intérieur Croquis : R. Jobert, CETE de Lyon Enjeux Court-circuit du flux de ventilation volontaire et transfert potentiel d air chargé en polluants Faible perméabilité Minimiser la perméabilité à l air pour mieux contrôler les débits d air volontaires 13 Forte perméabilité La sous ventilation des locaux augmente le risque de condensations superficielles

14 La qualité de l'air intérieur Enjeux A une température donnée l'air ne peut contenir qu'une quantité de vapeur d'eau maximum appelé poids de vapeur saturante 14

15 La qualité de l'air intérieur Enjeux Modification des caractéristiques physiques de l air et de l équilibre hygrothermique du volume "climatisé" 15 Moisissure due à une mauvaise ventilation

16 La qualité de l'air intérieur Enjeux L air qui transite dans l enveloppe peut se charger de polluants présents au sein de la paroi puis les transférer à l intérieur A mesure qu ils s encrassent, ces circuits aérauliques peuvent dégrader la QAI 16

17 Le confort thermique et acoustique Enjeux Les infiltrations d air parasite affectent le confort des occupants en agissant sur le mécanisme des échanges thermiques du métabolisme humain Courant d air traversant La circulation d air parasite peut être source de sensation de froid 17 Écart de température des parois L infiltration d air au droit des parois modifie leur température de surface

18 La consommation d'énergie Enjeux La perméabilité à l air influe sur l efficacité de l échangeur thermique air/air des VMC double flux En présence de vent, le débit total de ventilation augmente! L échangeur est court-circuité! 18

19 La consommation d'énergie Source : CETE de Lyon Enjeux L efficacité d un échangeur de chaleur peut passer de 80% à 55% à cause des fuites du bâti 19

20 La consommation d'énergie Enjeux Les flux d air parasites et leurs effets induisent des besoins supplémentaires de chauffage L impact estimé sur les consommations énergétiques se situe entre 5 et 10 kwh/m2/an en énergie finale par unité de Q4PaSurf Pour une maison individuelle, 10% à 15% de réduction sur le Cep en passant de la valeur par défaut 1.3 m3/h/m² à la valeur réglementaire 0.6 m3/h/m² (jusqu'à 40% en chauffage électrique) Les impacts non chiffrés : - Impact sur la performance des isolants - Impact sur le confort local (courant d air parasite) - Impact lié à la dégradation de la paroi 20

21 La consommation d'énergie 21 Source: CETE de Lyon Enjeux Écart sur les consommations de chauffage pour une MI et un LC en fonction du type de ventilation dans les 3 zones climatiques, entre la perméabilité par défaut RT2005 et la perméabilité réglementaire RT2012 Réalisé à l'aide du moteur de calcul RT2012 en juin 2011

22 La consommation d'énergie 22

23 La consommation d'énergie 23 Source CETE de Lyon Enjeux Écart sur les consommations de chauffage pour un bureau et une école en fonction du type de ventilation dans les 3 zones climatiques, entre une perméabilité de 3 m3/h.m² et 1.2m3/h.m² Réalisé à l'aide du moteur de calcul RT2012 en juin 2011

24 La conservation du bâti Un écoulement aéraulique dans une paroi peut entraîner des phénomènes de condensation Enjeux Le phénomène est identique à celui des condensations superficielles mais il a lieu à l intérieur de la paroi précision d'ajustage 10% formation de fissures 5% défauts optiques 21% fentes 13% vices de sécurité 18% déformations 14% dégâts dus à l'humidité 24% En période de chauffage, l air exfiltré se refroidit au droit de la paroi froide 24

25 La protection des personnes Enjeux Mettre à l abri les personnes dans un local confiné en cas de pollution atmosphérique accidentelle Le confinement peut être rendu obligatoire par un PPRT 25

26 Mesures et indicateurs La surface équivalente de fuite correspond à la surface d une fuite unique égale à la somme des fuites de l enveloppe Q4Pa-surf = 0,80 m3/h/m2 Enjeux Valeur de référence Maison individuelle Surface : 110 m2 Volume : 273 m3 Parois : 196 m2 V/ATBAT : 1,4 m Q4Pa-surf = 0,16 m3/h/m2 Exigence 26

27 Du label BBC à la RT2012 Contexte énergétique et réglementaire 27 Les labels de performance énergétique invitent les concepteurs à raisonner en terme de performance globale du bâtiment L'étanchéité à l'air doit inscrire dans cette démarche de conception globale!

28 Du label BBC à la RT2012 Le cadre réglementaire 28 Obligation de traitement de l étanchéité à l'air pour les maisons individuelles et les immeubles collectifs d habitation Valeurs cible de la RT2012 : Q4Pa-surf [m3/h/m2]

29 Du label BBC à la RT2012 Le cadre réglementaire 29 Obligation de résultat pour les maisons individuelles et les immeubles collectifs d habitation 2 Options pour la justification : Soit par mesure conformément à la norme NF EN et ses documents d application, par un opérateur autorisé par le Ministère en charge de la construction Soit par une démarche de qualité de l étanchéité à l air (et des réseaux aérauliques) agréée par le Ministère en charge de la construction. La démarche qualité implique des mesures sur un échantillon du parc construit

30 Du label BBC à la RT2012 Le cadre réglementaire 30 Obligation de résultat pour les maisons individuelles et les immeubles collectifs d habitation Le calendrier de la RT2012: En maison individuelle, les deux options sont possibles dès la publication des textes, à partir du 26 Octobre 2011 En immeuble collectif : - Avant le 1er janvier 2015 : mesure obligatoire - Après le 1er janvier 2015 : les deux options sont possibles

31 Du label BBC à la RT2012 La démarche qualité Annexe 7 31 Objectifs: Favoriser la diffusion des bonnes pratiques Intégrer le traitement de l étanchéité à l air dès la phase de conception Intérêt de la démarche Permet d utiliser sans mesure systématique La valeur de référence en RT2005 Une valeur comprise entre 0,3 et 0,6 en RT2012 Contrainte Ce dispositif nécessite de mettre en place une démarche qualité agréée par le ministère en charge de la construction

32 Du label BBC à la RT2012 La démarche qualité Annexe 7 32 Procédure Constitution d'un référentiel qualité conformément aux modalités décrites dans l'annexe VII De l'arrêté du 24 mai 2006 en RT2005 De l arrêté du 26 octobre 2010 en RT2012 Examen du référentiel qualité par une commission annexe VII, désignée par le ministère en charge de la construction. Grilles d analyses disponibles en ligne sur le site rt-batiment

33 Du label BBC à la RT2012 La démarche qualité Annexe 7 33 Quelques points essentiels de la démarche Le champ d'application de la démarche Identification de «Qui fait quoi et quand?» Traçabilité de chaque étape de la démarche Les actions correctives Mesures de perméabilité à l'air réalisées sur un échantillon de bâtiments concernés par la démarche (qui doivent vérifier valeur mesurée valeur de référence) Agrément soumis à la fourniture d'un dossier de suivi annuel Contrôles aléatoires organisés par le ministère

34 Les commissions Les travaux du MEDDTL Mise en place de commissions associées à l étanchéité à l air Club Perméa Commission d autorisation des mesureurs Gestion transférée à QUALIBAT au 01/01/11 Commission de reconnaissance des formations Commission d agrément Annexe 7 Participation et financement de projets de recherches Exploitation des données de mesures Projet PREBAT Mininfil Etc. 34

35 Le club PERMEA Les travaux du MEDDTL Fin ère réunion du «club perméa» à Bordeaux Mi-2008 le «Club perméa» devient trimestriel au MEDDTL Elaboration des règles techniques BBC-Effinergie pour autoriser les mesureurs En 2009 création de la commission d autorisation des mesureurs, premiers mesureurs autorisés Février 2010 parution du GA P guide d application de la norme de mesure Décembre 2010 Fascicule Documentaire sur la mesure des réseaux Fin 2010 près de 200 mesureurs autorisés, Passation à Qualibat 2011: Mise en place d un GT sur l étalonnage du matériel Exploitation des données de mesures 35

36 Les travaux du MEDDTL État des lieux 36 Analyse comparative du niveau de perméabilité à l'air d'un échantillon de 2235 bâtiments de logements pour 5 systèmes constructifs

37 Les travaux du MEDDTL État des lieux 37 Analyse comparative du niveau de perméabilité à l'air d'un échantillon de 189 bâtiments tertiaires repartis sur 6 systèmes constructifs différents

38 MININFIL: concevoir étanche Le processus des études 38 Un suivi tout au long du processus de réalisation du projet de la programmation à la réception Programmer (Programme, Esquisse, ) Concevoir (APS, APD, PRO, ) Sensibiliser (Réunion, Information, ) Contractualiser (DCE, CCTP, EXE, ) Vérifier (Chantier, OPC, OPR, ) Corriger (OPR, Réception, )

39 MININFIL: concevoir étanche Méthodologie de conception 39 Mettre en évidence les différents points faibles en coupe et en plan puis les traiter en détails La couche d étanchéité à l air doit être un système constitué de différents matériaux mis en œuvre de façon juxtaposé et continue

40 MININFIL: concevoir étanche Localisation des fuites 40 Les fuites d'air parasites sont réparties de manière diffuse au droit des points singuliers de l enveloppe

41 MININFIL: concevoir étanche Localisation des fuites 41 Les fuites d'air parasites sont réparties de manière diffuse au droit des points singuliers de l enveloppe Répartition des occurrences de fuite généralement constatées lors des tests d'infiltrométrie

42 MININFIL: concevoir étanche Guide de conception 42 /

43 En résumé Photo : Christo & Jeanne-Claude, Reichstag Il ne s agit en aucun cas de confiner les occupants dans un «sac plastique» Mais plutôt de mieux contrôler les débits d air volontaires pour leur procurer un air de qualité en quantité suffisante et sans excès 43

44 Pour aller plus loin Perméabilité à l air «Perméabilité à l air de l enveloppe des bâtiments, Généralités et Sensibilisation» L objectif de ce document est d apporter au lecteur des éléments qui lui permettront de se familiariser avec les enjeux et les principes physiques liés à la perméabilité à l air. Par ailleurs, il constitue une aide à la compréhension des rapports de mesure de perméabilité à l air de l enveloppe des bâtiments réalisés par le Centre d Études Techniques de l Équipement de Lyon, ( puis "ville et équipements publics, construction durable, la perméabilité à l'air des bâtiments" ) «Perméabilité à l air» Fiche technique du Centre d Études Techniques de l Équipement de Lyon sur les prestations de mesure de la perméabilité à l air de l enveloppe des bâtiments. «MinInfil - Carnet de détails» Quatre carnets comprenant chacun environ 25 détails constructifs réparties sur quatre principes constructifs les plus courants (ITI, ITE, ITR, COB) «PREBAT Performance - Rapport final» Retour d expérience sur l élaboration et la réalisation d une démarche qualité destinée à améliorer l étanchéité à l air de l enveloppe des bâtiments et des réseaux aérauliques (Ventilation, CTA, ) «Risques technologiques - Confinement» Fiche technique du Centre d Études Techniques de l Équipement de Lyon sur les risques technologiques et notamment la strtégie et les principes du confinement

45 Merci pour votre attention