Humidité et transferts de vapeur d eau dans les parois...

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1 Diaporama réalisé grâce à un premier travail de Bruno JARNO Humidité et transferts de vapeur d eau dans les parois... Samuel COURGEY Technicien référent - Formateur 1... En 4 parties : 1. Posons le sujet 2. Prenons la loupe 3. Et concrètement, dans les parois 4. En guise de conclusion 1

2 1. Posons le sujet! 1. Posons le sujet Nous sortons d une période d opulence, et : - nous avons pris goût au confort ; - l énergie va être plus rare, et plus chère ; - la terre va devenir moins hospitalière ; - nos bâtiments sont peu performants ; et nous serons bientôt qq. milliards de plus. 2

3 1. Posons le sujet Nous sortons d une période d oppulance, et : - nous avons pris goût au confort ; - l énergie va être plus rare, et plus chère ; - la terre moins hospitalière ; - nos bâtiments sont peu performants ; et nous serons bientôt qq. milliards de plus. 1. Posons le sujet Humidité et transferts de vapeur d eau dans les parois 3

4 1. Posons le sujet Dommages (mécaniques, chimiques, bactériologiques, ) causés par l humidité Sur les parements extérieurs Sur les parements intérieurs Dans les parois (matériaux isolants, structurels ) 1. Posons le sujet Dommages (mécaniques, chimiques, bactériologiques, ) causés par l humidité Sur les parements extérieurs Sur les parements intérieurs Dans les parois (matériaux isolants, structurels ) 4

5 1. Posons le sujet Quelles sont les sources d humidité? Pluie 2- Remontées capillaires 3- Fuites d air et points froids 4- Eau contenue dans les matériaux Extérieur Intérieur 5- Vapeur d eau 2 1. Posons le sujet 5 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Risques faibles... - si la ventilation des locaux est effective Ventilation permanente, au moins en période de chauffe - si l étanchéité à l air est effective coté intérieur de l isolant Essai* de quantification des infiltrations de vapeur d eau dues à un pare-vapeur non continu sur laine minérale. Avec une fente de 1mm pour 1m² d isolant, la quantité de vapeur d eau qui entre par jour dans le mur est de 800g contre qq grammes avec un pare vapeur ou un frein de vapeur continu Source: Institut de physique du bâtiment- Stuttgart. Essai réalisé avec une différence de pression ext/int de 20 Pa. 5

6 1. Posons le sujet 5 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Risques faibles... - si la ventilation des locaux est effective Ventilation permanente, au moins en période de chauffe - si l étanchéité à l air est effective coté intérieur de l isolant Essai* de quantification des infiltrations de vapeur d eau dues à un pare-vapeur non continu sur laine minérale. Avec une fente de 1mm pour 1m² d isolant, la quantité de vapeur d eau qui entre par jour dans le mur est de 800g contre qq grammes avec un pare vapeur ou un frein de vapeur continu Source: Institut de physique du bâtiment- Stuttgart. Essai réalisé avec une différence de pression ext/int de 20 Pa. 2. Prenons la loupe! 6

7 2. Prenons la loupe La molécule d eau... Différents états Vapeur d eau : Eau liquide : Neige ou Glace : Le système de déplacement de la molécule d eau dans un matériau est différent selon si elle est «vapeur», ou «eau liquide» 2. Prenons la loupe... De plus ça bouge, ça se transforme. Condensation capillaire La grande majorité des matériaux sont capables de stocker et déstocker de l humidité lorsque l humidité de l air varie. On dit qu ils sont hygroscopiques. 7

8 2. Prenons la loupe... De plus ça bouge, ça se transforme. Condensation par saturation de vapeur d eau 17,2 g/m 3 EXT. INT. 20 C 50% HR 8,6 g/m 3-10 C 80% HR 1,2 g/m 3 Particulièrement en hiver, l air intérieur, plus humide, cherche à traverser les parois Diagramme de Mollier Un volume d air chaud peut contenir plus de vapeur d eau qu un même volume d air frais Structure des matériaux La structure de la matière est organisée différemment selon les matériaux. Par exemple, pour un même volume, le pourcentage de cavités d air (= Porosité) est plus ou moins important. Ces cavités peuvent avoir différentes formes. De plus, elles sont isolées ou non entre elles Il en résulte des comportements différents à l humidité. 8

9 2. Prenons la loupe Matériaux et eau liquide La plupart des matériaux de construction sont hygroscopiques. Ils ont alors un comportement : - plus ou moins hygroscopique Le comportement hygroscopique limite l apparition d «eau libre» dans la paroi. - plus ou moins capillaire Le comportement capillaire permet de répartir l eau de condensation, évitant ainsi de concentrer les problèmes d humidité. 2. Prenons la loupe Matériaux et vapeur d eau Le coefficient de résistance à la diffusion de vapeur d eau µ (mu, sans unité) indique dans quelle mesure un matériau (= matière) s oppose, par rapport à l air, à la progression de la vapeur d eau. Exemple : Un matériau qui a un µ de 10 résiste dix fois plus à la diffusion de vapeur d eau que l air. K-Way La résistance à la migration de vapeur d eau d un matériau (= produit) s exprime en mètre par la valeur Sd (également appelée «épaisseur de lame d air équivalente») : Sd = µ x e (e : épaisseur matériau en mètre) Gore-Tex On exprime également la capacité à laisser plus ou moins migrer la vapeur d eau : - du matériau (=matière) par la valeur π (perméabilité, usuellement en g/m.h.mmhg) avec π = 0.09/ µ - du matériau (produit) par la valeur P (perméance, usuellement en g/m².h.mmhg) avec P = 0.09/Sd 9

10 2. Prenons la loupe Matériaux et vapeur d eau Matériaux Epaisseur µ Sd (m) Sources Air (référence) 1 m 1 1 NF EN Plaque de plâtre 13 mm 4 à à 0.13 NF EN AGEPAN DWD 1.6 cm Doc ISOROY Pare pluie 0.18 DTU 31.2 Laine de verre 40 cm 1 0,40 NF EN Enduits à la chaux 2 cm 6 à à 0,40 Divers Enduits ciment 2 cm 25 à à 1.90 Divers OSB 1.2 cm Divers Brique 20 cm 10 à 16 2 à 3.2 NF EN Pierre calcaire tendre 40 cm 25 à à 16 NF EN Pare-vapeur 18 DTU 31.2 Polystyrène 15 cm 80 à à 22 NF EN Béton Armé 20 cm 80 à à 26 NF EN Bitume 4mm NF EN Verre, métaux, Faïence + + NF EN Et concrètement, dans les parois! 10

11 3.... Et concrètement dans les parois Comportement à l humidité / Gestion de la vapeur d eau La méthode GLASER Méthode simplifiée* cherchant à repérer les zones de condensation de la vapeur d eau dans une paroi. Cette approche se fait sur un nombre donné de plages de temps successives. Si les phénomènes de condensation se répètent, elle estime alors qu il peut y avoir un risque du à ces condensations. Norme EN ISO * n intègre pas les comportements hygroscopique etcapillaire mais elle date de Et concrètement dans les parois Gestion de la vapeur d eau / Isolation Thermique par l Extérieur En ITE, les risques sont faibles... - si le parement extérieur permet une évacuation facile d eau et/ou de vapeur d eau En posant l isolant à l extérieur, on réchauffe toutes les couches de la paroi. La vapeur d eau ne se condense qu au parement extérieur Enduits capillaires et perméables à la vapeur d eau, bardage ventilé avec pare pluie très ouvert à la vapeur d eau 11

12 3.... Et concrètement dans les parois Comportement à l humidité / Gestion de la vapeur d eau * Société des ingénieurs et architectes suisses : Systèmes ne présentant pas de risques de condensation d après la SIA* : En fait ce sont surtout les systèmes d ITI et la présence de parements extérieurs trop peu capillaires et/ou trop fermés à la vapeur d eau qui génèrent des risques vis-à-vis de la condensation Et concrètement dans les parois Comportement à l humidité / Gestion de la vapeur d eau * Société des ingénieurs et architectes suisses : Systèmes ne présentant pas de risques de condensation d après SIA* : En fait ce sont surtout les systèmes d ITI et la présence de parements extérieurs trop peu capillaires et/ou trop fermés à la vapeur d eau qui génèrent des risques vis-à-vis de la condensation. 12

13 3.... Et concrètement dans les parois Gestion de la vapeur d eau / Isolation Thermique par l Intérieur EN ITI, la température en aval de l isolant est trop basse. De l eau de condensation va se former, souvent à l interface entre le mur et l isolant En ITI, les risques sont faibles... - si l on empêche la vapeur d eau de rentrer dans le mur d où le besoin d un pare vapeur Et concrètement dans les parois Gestion de la vapeur d eau / Isolation Thermique par l Intérieur EN ITI, la température en aval de l isolant est trop basse. De l eau de condensation va se former, souvent à l interface entre le mur et l isolant En ITI, les risques sont faibles... - si l on empêche la vapeur d eau de rentrer dans le mur d où le besoin d un pare vapeur 13

14 3.... Et concrètement dans les parois Gestion de la vapeur d eau / Isolation Thermique par l Intérieur Avec un pare vapeur, le passage de la vapeur d eau étant «impossible», elle privilégie les points faibles de l enveloppe. Une fois dans la paroi elle s additionne à l eau déjà contenue dans les matériaux et aux éventuelles remontées capillaires. En été, la paroi n a pas la possibilité de sécher coté intérieur, car l humidité est piégée derrière le pare-vapeur. CONVECTION DIFFUSION CONVECTION Les risques sont particulièrement importants sur le patrimoine en terre et en présence de matériaux putrescibles (nez de poutres, colombages...) Les risques augmentent sur les murs sans coupure de capillarité Les risques augmentent en cas de forte isolation 4. En guise de conclusion! 14

15 En guise de conclusion Choix de parements extérieurs très ouverts à la vapeur d eau, et, de plus, capillaires Choix de parements intérieurs seulement modérément fermés à la vapeur d eau. (On parle de «frein de vapeur», de parois «perspirantes») Sauf exception, on recherche désormais la continuité capillaire à l intérieur des parois, particulièrement en ITI En ITI, solution qui laisse le plus de questionnements vis à vis des risques dus à la vapeur d eau, les acteurs étrangers, pourtant friands de surisolation, limitent, sauf étude «au cas par cas», les épaisseurs d isolant à 8 à 12 cm. En guise de conclusion Pistes pour aller plus loin. 1/4 Le logiciel WUFI, pour savoir ce qui se passe vraiment! De nouveaux outils de simulation numérique intègrent désormais la réalité du fonctionnement hygrothermique des parois. Ils prennent en comptent l ensemble des comportements des matériaux (Sd, hygroscopicité, capillarité...) ainsi que les variations climatiques intérieures (humidité relative, température) et extérieures (humidité relative, température, ensoleillement, pluies battantes). Ils permettent entre autre de voir si la paroi encoure des risques quand aux condensations de vapeur d eau. D après norme NF EN

16 En guise de conclusion Pistes pour aller plus loin. 2/4 Un nouvel isolant : La plaque d isolation minérale Fabriqués en Allemagne, les isolants minéraux capillaires (ou panneaux de silicate de chaux) sont arrivés récemment sur le marché français. Imputrescibles, ouverts à la vapeur d eau, hygroscopiques et capillaires, ils sont particulièrement adaptés à l isolation par l intérieur. Leur pose ne nécessite ni pare vapeur, ni frein de vapeur. Plaques Multipor (XELLA ) λ = 0,045 W/m.K µ = 3 En guise de conclusion Pistes pour aller plus loin. 3/4 Les freins de vapeur à diffusion variable La résistance à la vapeur d eau de ces membranes varie. Elle est élevée en hiver pour limiter l entrée dans la paroi de la vapeur d eau. Elle est faible en été permettant le séchage de la paroi vers l intérieur. Vario (ISOVER ). Sd = 0,2 à 3 m Intello (PRO CLIMA ). Sd = 0,25 à 10 m 16

17 En guise de conclusion Pistes pour aller plus loin. 4/4 Des enduits extérieurs isolants en complément d une ITI Dans l ancien, lorsqu une isolation extérieure n est pas possible, 4 à 8 cm d enduits (vraiment*) isolants permettent de réduire grandement les déperditions dus aux ponts thermiques. De plus cette application diminue les risques dus à la condensation et permet, de fait, d entrevoir des isolations intérieures plus importantes. * λ < 0,09 W/m.K Et, la minute de pub!... pub!... pub!... pub!... Pub!... 17