Manuel Bauer Flourentzos Flourentzou Remerciements à Marco Ragonesi RSP

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1 L enveloppe du bâtiment Minergie P Minergie ZH-007-P Minergie BE-001-P-ECO Minergie ZH-002-P-ECO Minergie ZH-002-P Minergie SG-001-P Minergie ZH-003-P-ECO Manuel Bauer Flourentzos Flourentzou Remerciements à Marco Ragonesi RSP

2 Sommaire Exigences Minergie P sur l enveloppe Isolation : parois, sol, toiture, fenêtres Les ponts thermiques L étanchéité à l air de l enveloppe

3 La philosophie de Minergie P pour l enveloppe Limiter fortement les besoins de chaleur Réduction 40% Q hli (SIA 380/1 2009) selon SIA 380/1 2007: 40% de Qhli ou 15 kwh Q hmp = 60% Q hli ou 15 kwh/m 2 Limiter la puissance nécessaire pour chauffage à air q hmp max <10 W/m 2 Assurer une étanchéité à l air parfaite et la vérifier n 50_st d 0.6 h -1 (neuf) n 50_st d 1.5 h -1 (rénovation)

4 La philosophie de Minergie P pour l enveloppe Bon facteur de forme Apports solaires AG-008-P U Parois 0.08 d U d 0.15 U Fenêtre 0. 8 d U d 1 Ponts thermiques optimisés VS-100 BE-001-P-ECO

5 Influence de la forme du bâtiment Situation de base 2 apts de 100 m2 U Parois 0.1 U Fenêtre 0.8 Besoins de chaleur (kwh/m2) ref Ragonesi Qh Limite MP 5 0 Adjacent Superpos? Marges pour U parois 0.13 W/m2K 0.15 W/m2K

6 Influence de la présence de ponts thermiques Situation de base 8 apts de 1150 m2 U Parois 0.1 U Fenêtre 0.8 Besoins de chaleur (kwh/m2) Sans ponts thermiques Ponts themiques optimis?s ref Ragonesi Ponts thermiques non optimis?s Marges pour U zone opaque 0.15 W/m2K 0.12 W/m2K 0.06 W/m2K Qh Limite MP

7 Influence de la part vitrée Situation de base 8 apts de 1200 m2 U Parois 0.1 U Fenêtre 0.8 Besoins de chaleur (kwh/m2) ref Ragonesi Qh Limite MP Sans fen tres Vitr?100% Partiellement vitr? Marges pour U zone opaque 0.14 W/m2K W/m2K 0.24 W/m2K

8 Influence des ombrages Situation de base 8 apts de 1200 m2 U Parois 0.1 U Fenêtre 0.8 Besoins de chaleur (kwh/m2) ref Ragonesi Balcon 1.3m Balcon 2.5m Balcon 2.5m + env. urbain Qh Limite MP Marge pour U zone opaque 0.19 W/m2K 0.13 W/m2K 0.08 W/m2K

9 Parois opaques et toitures en contacte avec l extérieur ref Ragonesi ~ 48 cm Ossature et structure porteuse bois ~ 57 cm Ossature bois sur maçonnerie ~ 47 cm Isolation compacte sur maçonnerie ~ 60 cm Double mur ~ 16 cm Isolation sous vide ~ 50 cm Ossature et structure porteuse bois ~ 60 cm Ossature et structure porteuse bois ~ 60 cm Dalle béton et isolation compacte U = 0.1 équivaut à 30 à 40 cm d isolation selon le système constructif

10 La manière correcte de calculer la valeur U Tenir compte des inhomogénéités (section de bois, poutres en béton, hourdis) Tenir compte des élements de fixation Utiliser les valeurs déclarés dans la notice SIA 2001 ref Ragonesi

11 Point d ancrage exemple: façade ventilée Ex. élément façade S=12 m 2, U 0 =0.1 W/m 2 K 28 appuis, =0.03 W/K U = (U 0 xs + n x ) /S U = 0.17 W/m 2 K Le mode constructif peut déprécier fortement la valeur U ref Ragonesi Référence: catalogue pont thermique

12 Point d ancrage exemple: mur béton préfabriqué Ex. élément façade préfa béton Parement béton Isolation Porteur béton S=4.1 m 2, U 0 =0.15 W/m 2 K 15 épingles inox (4mm) appuis, =0.003 W/K 4 triangles inox (10mm), =0.021 W/K U = (U 0 xs + n x ) /S U = 0.18 W/m 2 K, +20% dans cet exemple Le type d ancrage (ex: plaque) peut péjorer encore davantage le U jusqu à + 60% (petits éléments, points d ancrage nombreux)

13 Épaisseur qualité d isolant Isolation standard (l=0.037 W/mK) Isolation performante (l=0.031 W/mK) Façade compacte U=0.2 W/m2K 18 cm 15 cm U=0.1 W/m2K 36 cm 30 cm

14 Épaisseur système consructif Laine minérale Console Alu Laine minérale Ossature bois Isolat. performante Support à vis (l=0.036 W/mK) (l=0.034 W/mK) (l=0.031 W/mK) Façade ventilée U=0.2 W/m 2 K 20 cm 19 cm 16 cm U=0.1 W/m 2 K 46 cm 39 cm 34 cm Limites pratiques Non approprié en M-P Longueur max vis 35 cm -> 28 cm isolation

15 Bilan énergétique des fenêtres Efficacité énergétique d une fenêtre: perte nette d énergie à couvrir pendant la saison de chauffage ou gain net d énergie pendant cette période Q res = Q T Q S [MJ] Q T : déperditions thermiques par transmission Q S :apports solaires (partie utilisable) Q rés :perte nette ou gain net d énergie en r ésultant

16 Calcul de la valeur U d une fenêtre ref Ragonesi

17 Calcul de la valeur U d une fenêtre ref Ragonesi U élément plein 0.6 W/m2K Fraction vitrée

18 Les ombrages des fenêtres Selon SIA 380/1: Facteur de réduction dû à l effet des ombres permanentes: FS = FS1 x FS2 x FS3 FS1 Horizon FS2 Surplomb FS3 Ecran lat éral Angle de s u r p l o m b Orientation Sud Orientation est, ouest Orientation Nord Valeurs SIA 2007

19 Les ombrages des fenêtres ref Ragonesi

20 Ponts thermiques Définition Parties de l enveloppe du bâtiment dans lesquelles la répartition des températures et des flux de chaleur diffère localement plus l isolation est poussée, plus les conséquences des points faibles thermiques sont sensibles impossible d éviter entièrement les ponts thermiques? en limiter les effets autant que possible? analyser les endroits critiques de l enveloppe

21 Ponts thermiques géométriques discontinuité du flux et des températures dans les angles, coins Coupe horizontale sur angle bâtiment Modèle

22 Ponts thermiques géométriques discontinuité du flux et des températures dans les angles, coins Angle sortant = W/mK Angle entrant = 0.04 W/mK 1 ml pont thermique (0.05 W/mK) ~ 0.5 m 2 façade (U=0.1 W/m2K)

23 Ponts thermiques constructifs inhomogénéités créées par des pièces en bois dans l isolation ancrage des parements des façades ventilées percement de la couche isolante dans les zones de raccordement entre éléments de construction

24 Ponts thermiques constructifs, raccord sol sur terrain Proposition initiale avant optimisation U Paroi = 0.10 W/m 2 K, U plancher = 0.49 W/m 2 K (b=0.57) = 0.33 W/mK 1 m 2 de plancher ~ 2.8 m 2 de paroi (U=0.1 W/m2K) 1 ml pont thermique (0.05 W/mK) ~ 3.3 m 2 paroi (U=0.1 W/m2K)

25 Ponts thermiques constructifs, raccord sol sur terrain Solution après analyse et optimisation U Paroi = 0.08 W/m 2 K, U plancher = 0.10 W/m 2 K (b=0.73) = W/mK 1 m 2 de plancher ~ 0.7 m 2 de paroi (de U=0.10 W/m2K) absence de pont thermique, réduction d un facteur 13 des pertes vers le sol

26 Ponts thermiques constructifs, embrasure Pont thermique à la discontinuité des éléments isolants Uf (cadre) = 0.87 W/m 2 K, U façade = 0.19 W/m 2 K = 0.05 W/mK Les fixation ses fenêtres constitue un point thermique important

27 Perméabilité à l air de l enveloppe du bâtiment Perméabilité à l air Principe L enveloppe du bâtiment qui entoure le volume chauffé doit être étanche à l air Valeur Limite Débit sous 4 Pa rapporté à la surface de l enveloppe étanche Débit sous 50 Pa rapporté à la surface de l enveloppe étanche (new) nl50,st <=0.6 h -1 (neuf) nl50,st <=1.5 h -1 (rénovation) Contrôle Rare (dans le cadre d expertise) Exigé pour l obtention du label

28 Perméabilité à l air de l enveloppe du bâtiment Mesure pour Minergie-P, test du «Blowerdoor» Mise en pression du bâtiment à 50 Pa Mesure du débit d air à travers l enveloppe V 50 (m 3 /h) Perméabilité à l air q50= V 50 / aire enveloppe (m 3 /hm 2 ) Taux de renouvellement d air standardisé nl50,st= q (h -1 )

29 Exemples de défauts d étanchéité à l air

30 Perméabilité à l air de l enveloppe du bâtiment La valeur limite Minergie-P est très exigente Choix de mode constructifs appropriés Information des exigences aux artisans (soumissions et chantier) Procéder au test d étanchéité lorsque les retouches sont encore possibles.

31 Réalisation de l étanchéité à l air requise Constructions de type massive Un mur massif est «en principe» étanche à l air raccorder les fenêtres de manière étanche du côté chaud percements étanches pour les installations techniques raccord étanche en toiture

32 Réalisation de l étanchéité à l air requise Constructions à structure non étanche Image: blowerdoor gbmh Illustration Eisedicht, illustrations siga, Pose d une couche «pare-vapeur / étanchéité à l air» continue Fixer les panneaux du pare-vapeur correctement Raccordement étanche aux éléments de construction pénétrants

33 Réflexions à la conception de la technique de construction et des systèmes de construction positionnement de la couche d étanchéité dans l élément de construction pas de percement aux raccordements entre éléments de construction préférence accordée aux solutions dont le succès dépend aussi peu que possible de l habileté manuelle des exécutants

34 Conclusions Qualité thermique de l enveloppe Forme et orientation Parties opaques Fenêtres Ponts thermiques Etanchéité à l air Construction Mesure

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