L étanchéité à l air du bâtiment

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1 L étanchéité à l air du bâtiment

2 Contenu Introduction En théorie En pratique Evaluation de l étanchéité à l air 2

3 INTRODUCTION QU EST-CE QUE L ÉTANCHÉITÉ À L AIR? 3

4 Définition Les infiltrations d air qui se produisent à travers l enveloppe d un bâtiment sont liées à sa perméabilité, l opposé de l étanchéité Une infiltration est de l air froid ou chaud qui entre dans le bâtiment à travers des fissures ou des orifices On peut définir un plan d étanchéité 4

5 Ventilation mécanique et infiltration Contrairement aux infiltrations, la ventilation mécanique est régulée est calculée à partir des caractéristiques du bâtiment assure la bonne qualité de l air et un meilleur confort thermique peut incorporer un système double flux et devenir efficace Air neuf Air rejeté Extérieur Intérieur Air extrait Air soufflé Double flux 5

6 Ventilation mécanique et infiltration Les infiltrations ne sont pas régulées et sont influencées par plusieurs facteurs vitesse et orientation du vent température ventilation mécanique provoquent des pertes de chaleur en hiver et des apports en été engendrent une facture énergétique plus élevée génèrent un inconfort thermique local Source: FLIR Systems 2014 Source: 6

7 INTRODUCTION POURQUOI EST-CE IMPORTANT? 7

8 Politique publique En France, les bâtiments consomment environ 40% de l énergie primaire. Suite au Grenelle de l Environnement, il a été décidé que les bâtiments à basse consommation seraient généralisés dès 2012 RT2012 Objectif 2020 : bâtiments à énergie positive 8

9 Règlementation Thermique «RT2012» Applicable aux bâtiments neufs Perméabilité maximum (Q4Pa_surf): 0,6 m 3 /(h.m²) pour maisons individuelles 1 m 3 /(h.m²) pour logements collectifs Dans le secteur tertiaire, si la valeur de la perméabilité n est pas justifiée, une valeur par défaut est utilisée. Valeur par défaut pour les bâtiments d enseignement : 1,7 m 3 /(h.m²) Equivalent anglais de la réglementation thermique: 10m 3 /(h.m²) 9

10 Labels Les valeurs cibles de perméabilité à l air diffèrent suivant les labels Valeur de Q4pa_surf pour Effinergie m 3 /(h.m²) pour la maison individuelle 0.8 m 3 /(h.m²) pour les logements collectifs Passivhaus: n50 = 0.6 vol/h (pour une différence de pression de 50Pa) MINERGIE-P Construction neuve: n50 = 0.6 vol/h Construction avant 2000: n50 = 1.5 vol/h LEED: 0,87 cm² de surface de fuite par m² d enveloppe Les indicateurs diffèrent d un label à un autre 10

11 L occupant 11

12 Incidences sur la construction Isolant endommagé par l humidité. L air chaud provenant de l intérieur s infiltre dans les murs, et se refroidit. Cela peut provoquer de la condensation. Endommagement de l isolant Dégradation des éléments en bois Apparition de moisissures Corrosion des éléments métalliques Corrosion Sources : O Brien 2010 (haut), Sidler 2013 (bas) 12

13 Quelques idées fausses L'isolation rend-il le bâtiment étanche? L isolant améliore l étanchéité, mais des fissures ou des orifices peuvent subsister. L étanchéité à l air permet à l isolant de rester sec et diminue les mouvements d air (convection). Bâtiment étanche = bâtiment thermos? La qualité de l air est maintenue et fournie par le système de ventilation Un bâtiment étanche est-il plus humide? La ventilation mécanique permet d évacuer l humidité. 13

14 Question : où se produisent les fuites? Où pensez-vous que les fuites d air se produisent? 14

15 Question : où se produisent les fuites? Réponse les éléments passent à travers de l enveloppe du bâtiment évacuations des fluides, tuyauterie les prises électrique les jonctions entre : Les fenêtres et les murs Les murs et le sol Les murs et la toiture et la porte 15

16 Importance des fuites Localisation des fuites Les composants entraînant le plus de fuites d air sont : Les portes extérieurs, les fenêtres L équipement électrique 38% 2% 7% 12% 41% Structural Structure elements de l enveloppe MEP Tuyauteries systemsfluides Attic Trappes hatches combles Exterior Menuiseries doors extérieurs and windows Electrical Equipements equipment électriques Source: CETE Sud-Ouest 189 observations de 123 bâtiments 16

17 EN THÉORIE 17

18 Comment se produit une infiltration? L écoulement d air se produit quand l air peut passer d une zone à haute pression à une zone à basse pression Cette différence de pression peut être provoquée par Vent Mauvais équilibrage du système de ventilation mécanique Combustion Conduites non étanches Différence de température : Convection naturelle 18

19 Comment pouvons nous évaluer ces écoulements d air par infiltration? Il y a un lien entre le débit de fuite, les caractéristiques d une fissure ou d un orifice et la différence de pression. Si nous pouvons mesurer le débit de fuite et la différence de pression, nous pouvons en déduire les caractéristiques d une fissure. Test de la porte soufflante. Ecoulement d air à travers des fissures visualisé par une camera thermographique 19

20 Calcul de n50 et de Q4pa_surf La différence de pression et le débit de fuite mesurés sont reportés sur un graphique, et une droite peut être est tracée Puis, le débit de fuite à 4 Pa (Q 4 ) et 50 Pa (Q 50 ) peuvent être déduits de cette courbe. Débit de fuite du bâtiment (m 3 /h) Différence de pression (Pa) Débits de fuite 20

21 Calcul de n50 n50 est le taux de renouvellement d air sous 50 Pa Valeur utilisée dans les labels Bâtiment Passif et MINERGIE-P Calcul : n50 = Q 50 / V Q est le débit de fuite (en m 3 /h) et V est le volume du bâtiment (en m 3 ). Unité : vol/h Pour la labellisation : n50<0.6 vol/h Exemples de maisons passives à Bruxelles, et en France. Source: Inhabitat

22 Calcul de V pour n50 V dépend des tous les volumes intérieurs, hors murs et sols intérieurs 22

23 Calcul de Q4pa_surf Les étapes principales Calculer A Tbat : la surface déperditive totale hors plancher bas du bâtiment (en m 2 ) Les murs Le plafond ou le toit Mesurer le débit de fuite Q 4 (en m 3 /h) Calculer Q4pa_surf (en m 3 /(h.m 2 ) Surfaces à inclure dans le calcul de A Tbat = Q 4 / A Tbat 23

24 En pratique PRISE EN COMPTE DE L ÉTANCHÉITÉ À L AIR DE LA CONCEPTION A LA MISE EN ŒUVRE 24

25 Les étapes clefs pour l étanchéité Considérer l étanchéité à l air pendant les étapes clefs Commande Préparation du chantier Conception Mise en oeuvre Lors de la commande Le sujet de l étanchéité doit être abordé Le maître d ouvrage doit vérifier si l équipe de maîtrise d œuvre possède bien les compétences requises 25

26 L étanchéité dans la conception Plan d étanchéité La conception Prendre en compte le volume chauffé Définir comment les liaisons seront étanchéifiées Définir comment les menuiseries seront posées Représenter le cheminement des fluides Tableau électrique La porte entre le garage et le volume chauffé doit être étanche 26

27 L étanchéité dans le descriptif technique Le descriptif technique Les principes de conception sont donnés aux entreprises qui vont les mettre en œuvre sur chantier Vérifier la faisabilité de l étanchéité Simplifier si possible la conception Ne pas abuser du ruban adhésif Mousse Membrane adhésive Enduit de plâtre joints Source: CETE de Lyon 2012, SEDA Design Guide, 27

28 L étanchéité lors du chantier Un grand éventail des produits pour traiter l étanchéité sont disponibles. Les entreprises peuvent présenter leurs propres systèmes aux équipes de conception, mais Les artisans doivent être formés à la pose des produits Tous les équipements spécialisés nécessaires doivent être disponibles Les recommandations de pose des fiches techniques doivent être suivies Source : Isover 28

29 EN PRATIQUE COMMENT METTRE EN ŒUVRE LA BARRIÈRE D ÉTANCHÉITÉ 29

30 Les différents types de membrane Dans le cas d un isolant traditionnel placé à l intérieur, il existe deux types de membrane d étanchéité à l air Pare vapeur Sous conditions normales, l humidité de la maison ne peut entrer dans les murs Cependant, l humidité accidentelle est emprisonnée Frein vapeur Un peu d humidité entre dans les murs L humidité peut quitter les murs 30

31 Maçonnerie en béton banché Béton Le béton banché est considéré comme une paroi étanche. Mais les orifices doivent être traités (par ex. à cause des tirants d assemblage) Le béton préfabriqué: les jonctions entre les panneaux doivent être étanchéifiées. Bardage extérieur Isolation Béton étanche à l air panneau en béton Finition Orifice à remplir Coupe verticale d un mur en béton banché 31

32 Les blocs de maçonnerie Brique et parpaings Les matériaux et les jonctions ne sont pas suffisamment étanches à l air Une membrane d étanchéité ou un enduit doit être ajouté Sources : titoufaitout.fr, 32

33 Les blocs de maçonnerie isolation extérieure Dans le cas d une isolation par l extérieur Une couche d étanchéité à l air peut être ajoutée à l intérieur (différent de la finition) Soit une membrane, soit un enduit/revêtement technique Couche d étanchéité ininterrompue Le revêtement technique Sources: Placoplatre 2011, D. Marie 33

34 Les blocs de maçonnerie isolation intérieure (1) L isolation intérieure peut être posée de deux façons : (a) Un enduit est ajouté entre l isolation et la maçonnerie. Cela peut être fait avec la même technique que pour l isolation extérieure Enduit de parement extérieur Brique Plot de mortier colle Enduit/revête ment technique assurant l étanchéité Parement intérieur plaque de plâtre Isolation thermique (a) Coupe d un mur avec la couche d étanchéité à l air entre les blocs et l isolation (cas du polystyrène par exemple) 34

35 Les blocs en maçonnerie isolation intérieure (2) (b) Un pare vapeur est ajouté du côté «chaud» de l isolation Il faut qu un vide technique soit laissé pour les gaines électriques Bardage extérieur Brique Isolation Pare vapeur continu fixé sur ossature primaire (b) Coupe de mur de maçonnerie, qui utilise un pare vapeur comme technique d étanchéité à l air Fourrure métallique d ossature primaire Montant d ossature secondaire Parement intérieur plaque de plâtre 35

36 Construction bois Ossature bois On peut utiliser un pare vapeur ou un frein vapeur, joint par des bandes adhésives. Les panneaux en bois jouent également le rôle d étanchéité à l air Charpente Le frein ou pare vapeur est posé sur le côte «chaud» de l isolation Espace pour le passage des fluides Bande adhésive joignant les membranes Membrane jointe au panneau en bois par une bande adhésive L étanchéité à l air par membrane L étanchéité à l air par panneaux en bois Panneaux OSB Source: Les deux images: Wigwam 36

37 Garder à l esprit Les membranes peuvent être fixés par des bandes adhésives double face La membrane peut avoir des défauts de fabrication. Source: Les deux de Conseil régional Bourgogne

38 Construction en acier Ossature métallique Des solutions similaires à celles utilisées pour l ossature bois sont appropriées pour l ossature métallique Quelques matériaux peuvent être soudés ensemble Toiture bac acier La toiture elle-même peut être assez étanche De la mousse peut reboucher certains orifices Si on pose un pare vapeur, le risque de condensation doit être considéré (1) Vérifier que la valeur U de l isolant est partout suffisante Plaque de paroi métallique Thermo-soudure Source: Soprema Isolation Couche d étanchéité à l air (2) Assurer la continuité de l étanchéité à l air en utilisant une membrane Source: PlanningPortal

39 Question : Qu est-ce qui ne va pas? Qu est-ce qui ne va pas dans ces photos? Source: Conseil régional Bourgogne 2012 (haut) /STROMA 2012 (bas) 39

40 Réponse : Qu est-ce qui ne va pas? Faux plis dans la membrane, Eviter les raccords en angle, ils sont difficile à réaliser Pas de plâtre Source: Conseil régional Bourgogne 2012 (haut), bas: STROMA 2012 Dans cet exemple, le plâtre est la stratégie choisie pour l étanchéité, mais sur le chantier quelqu un n avait pas suivi les instructions 40

41 L étanchéité entre matériaux différents L adhésif utilisé pour joindre les lés de membrane n est pas utilisable sur des supports minéraux Une couche primaire d accroche doit être appliquée. Il est conseillé de choisir la bande adhésive et la primaire du même fabricant Jonctions entre bois et béton: poser deux barrières d étanchéité à l air 2 couches: mousse et une membrane Source: Conseil régional Bourgogne

42 Passage des fluides Les idées clefs Vérifier si la réglementation permet de placer les pièces techniques dans le volume chauffé Mise en œuvre d un vide technique dans les plafonds et les murs Laisser l espacement suffisant entre les conduits Dans les dalles et murs en béton, les interstices peuvent être remplis par du mortier liquide Espace suffisant entre conduites (Murs en béton et mur en bois). Source: Les deux images: WigWam 42

43 Les fourreaux et câbles électriques Si le tableau électrique n est pas dans le volume chauffé, le fourreau électrique doit être étanchéifié Si la membrane d étanchéité doit être percée, il est possible d utiliser les bandes adhésives étirables ou manchons en caoutchouc EPDM Boîtiers électriques étanches à l air (Source: Isocell 2014) (Source: Wigwam) (Source: Wigwam) (Source: Wigwam) 43

44 Les fourreaux et câbles électriques Un vide technique doit être installé pour le passage des gaines La profondeur du vide technique est définie par l épaisseur des chevrons Source: SEDA Design Guide La gaine électrique passe à travers les chevrons 44

45 Pose des menuiseries extérieures L étanchéité intrinsèque des menuiseries est testée Le principal problème est la pose: garantir l'étanchéité entre les cadres et les parois Deux principaux types de pose des fenêtres: En applique (les fenêtres sont soutenues par le côté intérieur du mur) En tunnel (les fenêtres sont insérées dans l ouverture, et elles ne dépassent la face intérieure du mur) Mur Fenêtre Isolation En applique Fenêtre Mur En tunnel 45

46 Pose en applique (Source: CETE de Lyon 2012) Grille Membrane flexible non tissée munie d une bande adhésive simple/double face Ou autocollant pré-plié entre le dormant et le plan d étanchéité du mur Le choix de l adhésif dépend de la couche d étanchéité du mur Membrane : adhésif simple Béton : adhésif butyl Enduit : grille ou colle plastoélastique Membrane non tissée (Source: Cete de Lyon 2012) 46

47 Pose en tunnel (Source: Wigwam, du basse, CETE de Lyon 2012) Les mêmes systèmes que précédemment peuvent être utilisés Ou: mousses précomprimées imprégnées de résines synthétiques stables Les produits peuvent être 3 en 1, abordant l étanchéité à l air, à l eau et isolation Mousse précomprimé 47

48 Durabilité de l étanchéité à l air Quelques produits sont étanches au début, mais résistent mal à l épreuve du temps Le plâtre est étanche, mais progressivement les fissures et orifices peuvent apparaître La mousse est quelque fois utilisée comme un mastic, mais avec le temps elle se raidit et les fissures apparaissent Les vides techniques réduisent le risque de percer la couche d étanchéité à l air dans le futur Source: Conseil régional Bourgogne

49 Rénovation Pendant une rénovation L étanchéité à l air devra être testée au début, afin de mieux évaluer les travaux à effectuer Si des combles sont aménagées, le plan d étanchéité sera déplacé Déplacement du plan d étanchéité à l air si les combles sont aménagés 49

50 Question Rénovation Appartements rénovés Tracez le plan d étanchéité et faites la liste des avantages et des inconvénients entre l isolation par l intérieur et l isolation par l extérieur Isolation Isolation Appartement A Appartement B Appartement A Appartement B Isolation ajoutée par l intérieur Isolation ajoutée par l extérieur 50

51 Réponse Rénovation Si l isolation est posé par l intérieur: Ponts thermiques La membrane d étanchéité à l air est relativement facile à poser Appartement A Appartement B Isolation Isolation ajoutée par l intérieur 51

52 Réponse Rénovation Si l isolation est posée par l extérieur Suppression du pont thermique Attention! L isolation devra être protégé contre l humidité pendant la pose Une couche d étanchéité doit être ajoutée sur le mur (brique etc.) Appartement A Isolation Appartement B Isolation ajoutée par l extérieur 52

53 EVALUATION DE L ÉTANCHÉITÉ À L AIR 53

54 Les moyens de tester l étanchéité Les trois façons de tester l étanchéité à l air Porte soufflante (norme EN 13829) Camera thermographique Fumée artificielle Souvent, les deux derniers sont complémentaires à la porte soufflante: ils aident à trouver les fuites Etapes clefs Préparer le bâtiment Mettre en place le test Effectuer les mesures Chercher les fuites, et rectifier 54

55 La porte soufflante Source: STROMA 2010 Utilisée pour la pluparts des labels et réglementations performantes Les test préliminaires sont conseillés Source: INES 55

56 Préparation du bâtiment Prévoir au moins une heure pour le test (pour un logement) Reboucher temporairement les ouvertures liées à la ventilation mécanique Vérifier les conditions suivantes La différence de pression entre l intérieur et l extérieur est < 5pa (ventilateur éteint) La vitesse du vent est <6m/s ou 3 Beaufort La différence de température x la hauteur du bâtiment < 500m.K Pose d un film sur une bouche d extraction Prise d air neuf bouchée par une vessie 56

57 Effectuer le test Les mesures sont faites pour plusieurs différences de pression (10, 20, 50 Pa) Si le bâtiment est mis en dépression, les fuites peut être senties par la main, en utilisant un anémomètre ou une camera thermographique porte soufflante mal installée Source: Stroma 2010 Si le bâtiment est mis en surpression, la fumée artificielle peut être utilisée 57

58 En utilisant la fumée Question: Où sont les deux sources de fuite? Réponse: entre le battant et le dormant, entre le vitrage et le cadre 58

59 Les mesures Les mesures sont prises et reportées sur un graphique. Pour Q4Pa_surf: 5 points sont mesurés au minimum Un point doit être mesuré à 50Pa Les points doivent être régulièrement espacés (intervalle de 10 Pa au plus) Un outil enregistre les points et calcul les différents indicateurs nécessaires (n50 ou Q4Pa_surf) Airflow Débit de (mfuite 3 /h) du bâtiment (m 3 /h) Difference Différence in de Pressure pression (Pa) 59

60 Question : Où sont les fuites? Source : STROMA 2010 Source: SEDA design guide 60

61 Question : Où sont les fuites? Derrière le conduit de reprise d air Derrière les toilettes Tuyauterie Dormant de la menuiserie Jonction mur/dormant Fourreaux Plinthes Luminaires Source: STROMA 2010 Source: SEDA design guide 61

62 Sources (1) FLIR Systems &col=55932 Effinergie _obs/newsletter%20n1%20-%20observatioire%20bbc.pdf O Brien Sidler Sidler, O. La rénovation à très faible consommation d énergie des bâtiments existants. ENERTECH. Conseil régional Bourgogne Conseil régional Bourgogne, Conseil régional Alsace, Conseil régional Franche-Comté, Conseil régional Pays de la Loire et ADEME. Guide d étanchéité à l air des bâtiments. E16744_tomcatlocal pdf. CETE de Lyon Perméabilité à l air de l enveloppe des bâtiments. Généralités et sensibilisation. 62

63 Sources (2) CETE de Lyon Etanchéité à l air des enveloppes. Support de formation n 2. STROMA %20Presentation%20Slides.pdf SEDA design guide. ISOVER etancheite-a-l-air-les-solutions/le-systeme-d-isolation-et-etancheite-a-l-air- Vario-Confort Planning Portal Placoplatre Isocell df Inhabitat

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65 EXERCICE 65

66 Question : calcul de n50 Deux maisons à l architecture identique ont les dimensions ci-dessous Le salon La cuisine La chambre Salle de bains La hauteur sous plafond est de 2.5 m La maison (A) a un Q 50 de 100 m 3 /h, et la maison (B) a un Q 50 de 85 m 3 /h Est-ce que (A), (B) ou les deux peuvent être labellisées «Maison passive»? 66

67 Réponse : Calcul de n50 Calcul du volume: Pièce Largeur (m) Longueur (m) Superficie (m 2 ) Salon 3.15 * 5.6 = Cuisine 3.15 * 3.7 = Salle de bains 3.15 * 3 = 9.45 Chambre 3.15 * 6.3 = Total n50 La maison (A) n50 =100 / 146,475 = 0.68 vol/h La maison (B) n50 =85 / 146,475 =0.58 vol/h Hauteur de plafond (m) 2.5 Volume (m 3 ) * 2.5 = 146,475m 3 Comme la limite pour une maison passive est de 0,6 vol/h, seulement la maison (B) est labellisée 67

68 Question : Calcul de Q4pa_surf Deux maisons à l architecture identique ont les dimensions ci-dessous Le salon La chambre La cuisine Salle de bains La maison (A) a un Q 4 de 18m 3 /h, et la maison (B) a un Q 4 de 9m 3 /h. Calculer Q4pa_surf Les maisons (A) et (B) sont elles réglementaires (RT2012)? 68

69 Réponse : Calcul de Q4pa_surf Surface A TBAT en m² Longueur Largeur Hauteur Mur 1 ( 5,6 + 0,2 + 3,7 ) * 2,5 = 23,75 Mur 2 ( 5,6 + 0,2 + 3,7 ) * 2,5 = 23,75 Mur 3 ( 3,15 + 0,2 + 3,15 ) * 2,5 = 16,25 Mur 4 ( 3,15 + 0,2 + 3,15 ) * 2,5 = 16,25 Plafond ( 3,15 + 0,2 + 3,15 ) * ( 5,6 + 0,2 + 3,7 ) = 61,75 TOTAL = 141,75 69

70 Réponse : Calcul de Q4pa_surf La maison (A): Q4pa-surf = Q4 / A Tbat = 18 / 141,75 La maison (B): = 0,13 m 3 /(h.m²) Q4pa-surf = Q4 / A Tbat = 9 / 141,75 = 0,06 m 3 /(h.m²) Comme la limite est de 0.6 m 3 /(h.m²), les deux maisons sont réglementaires 70

71 Commentaires sur les maisons (A) et (B) Les débits Q 4 et Q 50 sont déduits du même test Le label Maison Passive est plus exigeant que la réglementation thermique La surface équivalente de fuite est Maison (A): 31cm 2 (une fissure de 0,5mm de largeur et 6200mm de longueur) Maison (B): 16cm 2 Le risque de fuites augmente avec le nombre d étages Maison (A) Maison (B) Carte de crédit 71