RÉNOVATION DU BÂTI EN PIERRE RISQUES HYGROTHERMIQUES

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1 RÉNOVATION DU BÂTI EN PIERRE RISQUES HYGROTHERMIQUES

2 SOMMAIRE 1 Rappel des caractéristiques de maçonneries en pierre: aspects constructif et hygrothermique 2 Les pathologies courantes observées sur les maçonneries pierre et moellons ; Les principales causes de désordre & mauvaises pratiques de rénovation 3 Le parallèle avec la rénovation thermique & les préconisations en terme de rénovation 4 Exemples de rénovation et projets en cours 5 Conclusion

3 I. Rappel des caractéristiques des maçonneries en pierre Aspects constructif et hygrothermique

4 Parois composites très diverses Matériaux du terroir assemblés selon les savoir-faire locaux généralement adaptés au contexte Résistance thermique faible mais difficile à apprécier: diversité des matériaux et proportion: Exemples de Conductivité thermique: En W/m.K Calcaire: 1,7 à 1,1 Briques de TC pleines: 0,64 Plâtre:0,4 à 0,18 Mortier chaux / enduit: 1 à 0,3 Béton armé standard: 2,3 Béton cellulaire: 0,25 Laine de verre: 0,04 Polystyrène: 0,045

5 Les cas particuliers Modèle industrialisé de Lyon Système constructif à Lancis et crossette & dalles de grandes dimensions, Bâti XIXe,Lyon

6 Spécificités de comportement Résistance thermique faible mais Quasi absence de pont thermique Dispositifs naturels assurant l équilibre hygrothermique Protection des structures Liaison mur / plancher, Doublages régulateurs: plâtre, lambris avec couche d air, Thermographie de façades à Paris & à Lyon

7 Matériaux hydrophiles Régulation naturelle des transferts d humidité Transferts verticaux (capillarité) & horizontaux (intérieur/extérieur) Avantages: Régulation des températures Absorption de l humidité due à l activité humaine Conservation de certains matériaux (bois) Cause de désordres en cas de défauts de protection ou de mauvaise gestion de l humidité celle-ci est responsable de 80% des dommages subis par l enveloppe des bâtiments

8 Matériaux à FORTE inertie thermique 7h (50cm de granite) à 13h de déphasage (40 cm de calcaire) Modération les pics de températures en été, mi-saison, et en hiver (gestion intermittente du chauffage)

9 II. Les pathologies courantes Les principales causes de désordre & les mauvaises pratiques de rénovation,

10 Désordres liés à l humidité & à l usage de matériaux inappropriés Les sources d humidité: ruissellement, infiltrations, remontées capillaires liées à l humidité du sol ou au rejaillissement, condensation liée à l activité humaine, conditions climatiques extrêmes Les causes de désordre: Disparition de protection (couvertines, enduits) Etanchéité des parois ou des sols s opposant au transfert naturel, ponts thermiques créés ultérieurement (rare dans la configuration d origine), Suppression des vides d air et des ventilations naturelles

11 Désordres liés à l humidité Les conséquences : 1.dégradation des matériaux exposés (éclatement au gel ou résultant de la migration des sels solubles, desquamation, érosion, encrassement, ), 2.dégradation des structures et des éléments internes (mortiers, bois, isolants) 3.développement de végétaux (extérieur) ou de parasites en interne (champignons, insectes, ) Eclatement & érosion Remontées capillaires Desquamation interne Pulvérulence Altération des protections & des structures

12 Désordres liés à l emploi de matériaux non adaptés : Association de pierre de porosité et de durabilité différentes > dégradation de la pierre la plus fragile Utilisation de matériaux étanches (ciment sous forme de joint ou enduit) > Eclatement, érosion, Enfermement des structures bois (suppression des vides de ventilation) > pourrissement des abouts

13 III. Le parallèle avec la rénovation thermique Les préconisations en terme de rénovation Les désordres observés aujourd hui résultent de mauvaises pratiques de rénovations d hier La modification de l équilibre existant impose de la prudence!

14 Diagnostic thermographique La connaissance du bâti et les nouveaux outils de diagnostic Les ponts thermiques qui apparaissent sur les thermographies sont dus au mode constructif, et souvent à la pose d isolation intérieure de part et d autre du plancher Thermographies de façades à Paris: Bâti en pierre du XIXe s, Bâtiments 1990 à 2000 Pont thermique = risques de condensation et de dégradation dans le bâti ancien

15 Diagnostic thermique d un immeuble canut, Lyon Fenêtre ouverte Simple vitrage Pont thermique appui fenêtres Vision de la nature des parois par l intérieur, avec ses surprises Fin de rouleau! Mur extérieur non isolé Isolation non jointive Bouchement d anciennes appliques

16 Les outils pour le projet de rénovation thermique Simulations avec les logiciels de calcul règlementaires Simulation thermique Dynamique Pour le bâti ancien Simulations réalisées avec PLEIADE Relevés & Calcul des consommations réelles Intègre les données du site Réalisation d un modèle informatique Appréciation du confort d été & besoins de chauffage en fonction d un état des lieux Réalisation d études paramétriques de différentes combinaisons de solutions Calibrage du modèle Définition des zones thermiques Les données d entrée : Fichier météo de Lyon Période de chauffe Scénario d occupation Renouvellement d air Caractéristiques des parois Apports internes Relevés des consommations réelles,

17 Le diagnostic technique & architectural in situ Identifier les désordres avant tout et les résorber! Respecter le système constructif & l architecture Gérer l humidité & ne pas la piéger Choisir les matériaux adaptées: Comportement des isolants face à l humidité Laines minérales sensibles à l humidité et aux chocs thermiques

18 Choisir la solutions d isolation appropriée au contexte d implantation et d occupation: isolation par l intérieur ou par l extérieur Chercher l équilibre avec l ensemble des autres interventions Par l extérieur Plus performant et moins risqué mais: Modification de l aspect Emprise Raccords avec baies, toiture,.. Accord des propriétaires Par l intérieur La plus facile à mettre en œuvre mais: Risques de ponts thermiques et perte de l inertie* selon épaisseur et matériaux Risque de condensation, de gel Modification de l aspect Raccords avec baies, décors,.. Exigence réglementaire élément par élément pour le mur: R=2,3m2.K/W (équivalent à 6 à 8 cm d isolant classique pour un mur de 45 cm) Isolant mince (enduit unilit 20) *augmentation de 35 à 40% des t intérieures observée à Grenoble, pour les immeubles équipés d ITI

19 Gérer les points délicats: Risque de condensation avec Hr = 50% Attention : l isolation par l intérieur génère des risques de condensation dans la lame d air dans l encastrement Evolution de la température de la lame d'air C en fonction de la température extérieure T Lame d'air Avec Isolant Sans Isolant T Extérieur C ITR ITE ITI

20 Gérer les détails: incidence d une isolation partielle, Exemple de l isolation d un trumeau entre 2 menuiseries Isothermes & isoflux Extérieur Isolation intérieure partielle Extérieur Extérieur Isolation intérieure avec retour en tableau Extérieur Isolation par l extérieur sans et avec retour en tableau Extérieur ENSAL /QEB 2010 Concilier amélioration énergétique et préservation du bâti, cas des immeubles XIXe s. à Lyon

21 La nécessité d une réflexion au cas par cas Sur l ensemble du bâti & à l échelle de l environnement sur le mode d occupation Besoin d inertie ou non? Environnement dense, bâti compact, risques de surchauffe d été, Bâti isolé en occupation intermittente

22 Forme urbaine et qualité de l architecture et de la construction? Intervenir sur: les façades principales Les cours Les caves Les combles Les parties communes Un appartement isolé, Ne pas s obstiner: mesurer l impact de l isolation d une paroi / autres interventions Possibilité de solutions d isolation hybrides performantes façades = 20% de la surface de l'enveloppe périphérique, Surface des parois pouvant être isolées par l'intérieur avec conservation des plafonds et lambris, côté rue, représente 2% de la surface de l'enveloppe.

23 Conserver les qualités architecturales et techniques de notre bâti ancien: Pas de solution miracle ni de solution toute faite!

24 IV. Exemples de réalisations

25 Les solutions hybrides

26 Solutions hybrides ou radicales

27 Solutions radicales Isolation épaisse par l extérieur avec ouate de cellulose exploitation agricole à Floreffe (Besoins de chauffage 18kwhm2/an) Isolation épaisse par l intérieur avec Laine de bois et cellulose Logement dans une ancienne bergerie à Lesves (Besoins de chauffage 19kwhm2/an Source: Rénover en basse consommation, Bourgeois, Bronchard, Rixen Ed. L inedite)

28 Créer un Musée-Bibliothèque dans un monument du XVIIIe s L hôtel Dieu de Carpentras Maîtrise d œuvre: Atelier Novembre- SSEA/Botton - Arcoba

29 Proposition pour les immeubles XIXe à LYON Dans le cas de Lyon, et des immeubles du XIXe siècle, la rénovation énergétique devra essentiellement porter sur: L amélioration thermique des fenêtres la restitution des protections solaires l isolation des toitures et des planchers bas, la création de sas en entrées d immeuble, si possible, l isolation thermique par l extérieur des façades secondaires selon les décors, la correction thermique ou l isolation intérieure des façades sur rue la mise à profit des espaces tampon (caves, combles, cages d escalier,...), des conduits, et des parois à forte inertie, pas de dégradation du confort thermique d été le remplacement des systèmes de chauffage le contrôle ou le remplacement du système de ventilation le recours si possible à l énergie solaire thermique, la définition de scénarii réalistes de comportement des occupants, pour les calculs thermiques et la conception... (adaptation au contexte social et économique) la mise en place de projets de rénovation cohérents à l échelle individuelle et collective

30 V. CONCLUSION

31 Rénover DURABLEMENT SE MEFIER DE CE QUI N EST PAS DURABLE! Pour mémoire Energie grise de quelques isolants: Laine de roche 20kg/m3 > 123 kwh/m3 Laine de roche 160kg/m3 > 1006 kwh/m3 Laine de verre 18kg/m3 > 242 kwh/m3 Laine de verre 100kg/m3 > 1344 kwh/m3 Polystyrène extrudé > 795 kwh/m3 Panneau de Laine de bois 50kg/m3 > 58 kwh/m3 Panneau de Laine de bois 200kg/m3 > 219 kwh/m3 Béton chanvre chaux 270 à450kg/m3 > 54 à 90 kwh/m3

32 Conclusion L amélioration des performances énergétiques des bâtiments anciens doit être intégrée dans un projet global cohérent avec son environnement, apportant un gain réel en terme d économie d énergie et d émission de GES (? Energie Grise) L intervention sur le bâti devra prendre en compte ses défauts et ses qualités, c est à dire: les performances intrinsèques au bâti ancien (gestion hygrothermique et confort d été, matériaux naturels, cycle de vie des bâtiments...), son confort et de sa qualité intérieure, sa qualité patrimoniale et architecturale, sa pérennité,... l impact de son contexte d implantation, (en milieu urbain dense, préserver l inertie) l impact des comportements individuels / systèmes Les projets devront faire l objet d étude au cas par cas, après examen de l état sanitaire, et être équilibrés au sens économique, social, environnemental (cadre de vie et économie d énergie) et patrimonial. Ils devront privilégier le confort et la qualité de vie des habitants. Ils devront enfin, faire intervenir des solutions réalistes, simples, réversibles, et durables, c est à dire viables dans le temps. Donc éviter les solutions radicales qui peuvent être remises en cause par l évolution du climat (surchauffe urbaine)

33 FIN Principales sources bibliographiques Rénover en basse consommation, M. Bourgeois, S. Bronchart, JF. Rixen, ed. L inédite La rénovation écologique, de P. Levy, ed. Terre vivante Le guide de la restauration écologique, de M. Burie, ed. Eyrolles 2010 La rénovation thermique, de AL. Soulé et A.Sperat-czar, ed. ULMER Lyon silhouette d une ville recomposée, Architecture et urbanisme , de D. Bertin et N. Mathian, ed.elha Isolation thermique écologique, Jean-Pierre Oliva, Ed. Terre Vivante, 2010 ETUDES La thermographie des façades des immeubles de Paris, Etude de l APUR, 2010 Audit architectural et énergétique des bâtiments anciens Ville de Grenoble, 2010 Projet BATAN, Connaissance des bâtiments anciens et économies d énergie, Rapport de synthèse, CETE de l Est, Août 2007 Concilier amélioration énergétique et préservation du bâti Cas des immeubles XIXe à Lyon, 2011, B. Picot thermicien, AS. Robin & N. Sandt, Architecte du Patrimoine.