THERMIQUE, ACOUSTIQUE, AÉRAULIQUE : LE DÉFI DE LA COHÉRENCE

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1 THERMIQUE, ACOUSTIQUE, AÉRAULIQUE : LE DÉFI DE LA COHÉRENCE Support de formation CIDB - juin 2010

2 La première partie de cette présentation s attache à exposer les principes généraux qui sous-tendent la recherche de performances à la fois thermiques et acoustiques. Puis, ce document passe en revue les différents types d isolation de façades et les avantages et inconvénients à attendre de chaque système, tant sur le plan de la thermique que de l acoustique. Les données thermiques qui suivent se réfèrent à un objectif de résistance thermique de 4 m 2.K/W. Lequel correspond au minimum visé par les bâtiments «basse consommation». Cet objectif s obtient avec une épaisseur de 16 cm d isolant conventionnel. Trois grands types de façades sont examinés : les façades porteuses en «béton» les façades de type «monomur» les façades «légères» Chacun de ces choix constructifs est examiné sous l angle des caractéristiques techniques et de la faisabilité pratique. L aspect énergétique est également abordé, au travers de l énergie «grise» qui correspond à la somme des énergies nécessaires à la production, à la fabrication, à l utilisation et au recyclage des matériaux ou produits et du contenu en carbone de ces matériaux. Il y a encore cinq à dix ans, ces chiffres ne pesaient pas beaucoup par rapport à la consommation de chauffage. Dès lors que la consommation est divisée par cinq, ces données ne peuvent être ignorées. Enfin, l aspect économique jouant toujours un rôle prépondérant dans les choix, les coûts sont donnés à titre indicatif pour les parties courantes. Pour finir, les deux derniers chapitres de ce document sont consacrés aux éléments vitrés et à la ventilation. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 1

3 Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 2

4 Le Grenelle de l environnement a fixé des objectifs ambitieux au secteur du bâtiment. Dès 2010 pour les bâtiments publics et tertiaires, et dès 2012 pour les bâtiments privés, le bâtiment basse consommation devient la norme : la consommation d énergie des constructions neuves devra être inférieure à la moitié de celle préconisée par la RT L horizon 2020 est même celui du bâtiment à énergie positive : la production d énergie du bâtiment devra compenser au minimum sa consommation. Pour le bâti ancien, en 2012, on prévoit de réduire de 12% la consommation d'énergie des bâtiments existants ; en 2020, de la réduire de 38%. On voit bien à travers ces chiffres le rôle de locomotive joué aujourd hui par l efficacité énergétique. Mais pour que le train avance à bonne allure, toutes les performances doivent évoluer en même temps. En acoustique comme en thermique, les progrès doivent évoluer en parallèle, sinon des décalages importants vont se faire jour. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 3

5 Dans un bâtiment, le chemin de transmission des calories à travers l'enveloppe se fait essentiellement à travers les parois opaques et les parois vitrées. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 4

6 Les décibels sont plus compliqués à gérer : les sources de bruit sont nombreuses, à la fois internes et externes au bâtiment, les bruits se transmettent de manière aérienne ou solidienne. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 5

7 Calories et décibels empruntent souvent les mêmes chemins de transmission. Par conséquent, les produits constitutifs de ces chemins doivent satisfaire à la fois aux exigences d efficacité thermique et d'isolation acoustique. La liste des composants concernés par ce double cahier des charges est longue. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 6

8 Chaque parti constructif comporte son lot d avantages et d inconvénients, qui ont des conséquences sur la structure, la thermique, l acoustique, l architecture et les aspects économiques. On le voit, sans collaboration étroite entre l architecte et l ingénieur structure, entre le thermicien et l acousticien, ou avec l économiste de la construction, il sera difficile d optimiser le système constructif choisi. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 7

9 L étanchéité réduit tout autant les déperditions acoustiques que thermiques. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 8

10 Pour obtenir une bonne résistance thermique, on joue à la fois sur l épaisseur des matériaux et sur leur conductivité thermique. On s attache aussi à ce que cette isolation thermique soit continue, en évitant, autant que possible, que les éléments de fixation clous, tiges, profilés linéaires viennent dégrader l'isolation. Pour fixer l isolant, on a donc recours à des éléments en plastique ou en bois, qui conduisent moins la chaleur. En acoustique, on s efforce d éviter les produits rigides et légers, au profit de produits souples. On préfère également minimiser le chemin structurel à travers le produit, en désolidarisant l isolant du mur support. On voit poindre là une première contradiction : les produits de forte résistance thermique ne sont pas nécessairement meilleurs sur le plan de l acoustique. Se pose notamment la question des produits sous vide, qui sont largement utilisés en rénovation : rigides et légers, ils peuvent éventuellement poser des problèmes d ordre acoustique. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 9

11 La performance acoustique intrinsèque d un produit de doublage dépend du support sur lequel il est mis en œuvre. Ainsi, le même matériau isolant n offre pas la même performance suivant qu il vient doubler un mur en briques ou un mur en béton. On distingue communément deux catégories de doublages : les doublages thermiques qui, généralement, dégradent la performance acoustique intrinsèque du mur support sur lesquels ils sont posés (au mieux, résultat neutre); les doublages thermoacoustiques, qui améliorent l indice d affaiblissement acoustique ( R) du mur support sur lequel ils sont mis en œuvre. En isolation par l intérieur, un doublage thermoacoustique, par exemple à base de laine minérale ou de PSE élastifié (PSEE), améliore l affaiblissement acoustique de la paroi ( R A positif, à condition que l épaisseur de la paroi nue soit supérieure à 60 mm). Prenons l exemple d une paroi de 15 cm de béton nu. Celle-ci apporte un R A de 58 db. Après doublage par une laine minérale et une plaque de plâtre, cette paroi offre un R A compris entre 58 et 65 db (le gain ΔR A est de 0 à +7 db). Avec un doublage constitué d un polystyrène élastifié acoustique et d une plaque de plâtre, le gain acoustique est de 2 à 10 db. En revanche, si le doublage est simplement thermique, c'est-à-dire à base de mousse rigide de type polystyrène expansé (PSE), polystyrène extrudé (XPS) ou polyuréthane (PU), il détériore les performances acoustiques de la paroi nue ( R négatif). Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 10

12 Ainsi, un doublage en polystyrène expansé standard fait perdre jusqu à 5 db d efficacité acoustique à la paroi ; un doublage en polyuréthane rigide ou en polystyrène extrudé fait perdre jusqu à 6 db. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 11

13 Les doublages thermiques se caractérisent donc par un ΔR négatif ou nul, lorsqu ils sont mis en œuvre sur un mur support en béton de 160 mm. Il s agit principalement des doublages collés à base de mousse rigide. Les doublages thermoacoustiques se caractérisent par un ΔR positif. Correspondent à cette appellation les produits à base de primitif de laine minérale ou PSEE, d épaisseur supérieure à 50 mm pour les doublages collés, et, pour les doublages sur ossature, d éléments de remplissage poreux suffisamment résistifs (au passage de l air) et épais. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 12

14 Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 13

15 Le très classique système constructif de l isolation thermique par l intérieur garde toute sa justification pour les constructions en rez-de-chaussée ou d un étage. En isolation par l intérieur, le système de pose doit, grosso modo, satisfaire aux mêmes exigences vis-à-vis de la thermique et de l acoustique : le thermicien privilégie le système qui dégrade le moins la résistance thermique de l isolant ; il cherche aussi à optimiser le nombre de fixations mécaniques ; l acousticien cherche à privilégier les isolants souples et à désolidariser l isolant du mur support. Sont désormais largement disponibles des systèmes à fixation par tiges plastiques, bien moins conductrices des calories que les tiges métalliques. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 14

16 L isolation thermique par l intérieur est limitée en performance par les ponts thermiques, au niveau des liaisons mur/plancher et des refends notamment. A moins de recourir à des rupteurs thermiques, ce parti constructif permet tout au plus de répondre aux exigences thermiques de la RT Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 15

17 Le gros défaut de l'isolation thermique par l intérieur est la création de ponts thermiques, qui laissent s échapper les calories au niveau des refends et des liaisons mur/plancher. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 16

18 Autre inconvénient, la mobilisation limitée de l inertie des murs, qui peut être recherchée pour le confort d été. Pour ces raisons, dans la recherche de performances thermiques élevées, l isolation par l extérieur semble plus efficace que l isolation par l intérieur. En revanche, il s agit d une technique ancienne, parfaitement connue qui est bien maîtrisée et facile à mettre en œuvre par les artisans. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 17

19 L influence des doublages thermiques rigides sur l isolement aux bruits extérieurs n est préjudiciable que si des isolements très élevés sont recherchés. En zone calme, le R A négatif n aura pas d impact sur l isolement acoustique de façade final ; en zone bruyante, en revanche typiquement, quand on recherche un isolement de façade D n,t,a,tr de au moins 37 ou 38 db, l usage d un isolant uniquement thermique en isolation par l intérieur peut poser problème. Ceci est d autant plus vrai que la surface de façade correspondant à la pièce considérée est importante, par exemple pour une pièce en pignon. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 18

20 Le bon sens voudrait que la technique du doublage par l intérieur influe surtout sur l isolement aux bruits extérieurs. Curieusement, en isolation par l intérieur, l effet principal d un doublage thermique rigide est de détériorer l isolement acoustique entre logements, qu ils soient superposés ou adjacents. Une raison à cela : les transmissions acoustiques latérales de façade, que les isolants non favorables à l acoustique (exclusivement thermiques) amplifient, Suivant la performance du doublage, la transmission acoustique latérale peut être très pénalisante, notamment en pignon de bâtiment en transmission verticale. Ce problème souvent méconnu des thermiciens peut, dans certaines configurations, se traduire par des non conformités. Notamment, pour satisfaire aux exigences requises entre pièce principale de logement et parking (55 db), ou encore entre pièce principale de logement et local d activité (58 db), l utilisation d un doublage thermoacoustique est généralement nécessaire. Pour les mêmes raisons, en réhabilitation de logement collectif, le choix d un doublage thermoacoustique en façade permet de limiter les risques de dégradation de la performance existante. On voit donc que l usage d un doublage thermoacoustique en isolation par l intérieur permet d éviter, en neuf comme en rénovation, un certain nombre de contre performances, et ce pour un impact financier quasiment nul. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 19

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22 Les rupteurs thermiques sont l exemple type d'interaction entre la thermique et l'acoustique. Placés en bout de dalle, ces systèmes comprennent : un isolant placé entre le plancher et le mur ; une ossature faisant lien mécanique entre le plancher et le mur ; un système de protection contre le feu. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 21

23 Les rupteurs thermiques placés en nez de dalle constituent une faille dans l isolement acoustique entre locaux, par modification de la transmission directe à travers le plancher ou le refend. Quand la largeur du rupteur de pont thermique est inférieure à l épaisseur du doublage utilisé, et que le doublage est thermoacoustique, cette faiblesse ne se répercute pas sur l isolement direct, à condition que l indice D n,e,w + C du rupteur soit supérieur ou égal à 30 db. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 22

24 Considérons un bruit aérien provenant de l'étage inférieur. Sans rupteur, l énergie acoustique se transmet de manière directe par le plancher, ainsi que par les transmissions latérales façade/plancher (ou refend) (1), plancher (ou refend)/façade (2) et façade/façade (3). En présence d un rupteur, les transmissions (1) et (2) sont sensiblement diminuées, ce qui renforce fortement l unique voie de transmission latérale façade/façade (3). Comme cette transmission traverse l isolant deux fois, la qualité acoustique du doublage joue un rôle d autant plus crucial. Conclusion : le traitement des ponts thermiques par inserts en abouts de voiles ou de planchers doit être complété par l'utilisation de complexes d isolation thermoacoustiques de façade qui ne dégradent pas les performances acoustiques de cette façade. Typiquement, une configuration classique associant une façade béton de 16 cm et un local en pignon exige : soit le recours à un doublage thermoacoustique d efficacité ΔR w +C supérieure ou égale à 7 db (classe ESA5 du document DGUHC-CSTB «Exemples de Solutions Acoustiques»); soit d épaissir le séparatif lourd (dalle béton de 20 cm au lieu de 18 cm). Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 23

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26 L isolation thermique par l extérieur consiste à envelopper le bâtiment par un isolant thermique protégé soit par un enduit, soit par un bardage. Avec le bardage isolant, encore appelé mur manteau, le parement se fixe sur une ossature secondaire solidarisée à la structure porteuse. Le système de la vêture consiste à fixer directement des éléments préfabriqués sur l ossature. Avec les enduits sur isolant, on fixe, mécaniquement ou par collage, l'isolant sur le mur, avant d apposer l'enduit. Pratiquée de plus en plus dans le neuf, c est la solution préférée en rénovation, sauf en cas de façades classées ou trop complexes. Son intérêt est triple : traiter les ponts thermiques, conserver l isolation du mur et intervenir par l extérieur. Les différents procédés d isolation par l extérieur peuvent différer tant par le mode de pose (ossature, collage, vissage ) que par la nature de l isolant (laine minérale, PSE, PU, XPS, ) ou du parement extérieur (enduit, terre cuite, bois, métal, PVC, pierre, ). A ces divers procédés correspondent des comportements thermiques et acoustiques des plus variés. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 25

27 Ce parti constructif est bien adapté aux immeubles de grande hauteur, exempts de balcon ou autres éléments singuliers de façade : dans ce cas, les ponts thermiques des refends et planchers intermédiaires sont traités efficacement, ce qui permet de répondre à des exigences supérieures à celles de la RT Dans les petits immeubles avec balcon, les ponts thermiques haut et bas sont en revanche difficiles à traiter, tout comme ceux des balcons et des tableaux de fenêtre. A noter par ailleurs que, contrairement à une idée reçue, nombre de ces procédés comportent des ponts thermiques «intégrés» qui peuvent diminuer de façon très significative la performance de la paroi. Ainsi, les fixations ou l ossature métallique servant à l accrochage de l isolant peuvent entraîner une perte d efficacité non négligeable. Autre point positif : en évitant de masquer l inertie thermique du mur de façade, l ITE améliore le confort d été du bâtiment. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 26

28 Question faisabilité technique, la mise en œuvre en grande épaisseur reste complexe. Il existe une appréciation technique d expérimentation qui va jusque 30 cm d épaisseur d isolant (polystyrène recouvert par un enduit épais), mais certains de ces ouvrages peuvent être fragiles. On leur préfère généralement les systèmes associant une ossature, des isolants de type «laine minérale» et un bardage. Dans des épaisseurs courantes (18 cm béton + 16 cm isolant), on obtient une résistance thermique convenable de R=4 m².k/w. En matière de prix, on note des différences importantes entre les solutions avec revêtements minéraux ou plastique épais et les systèmes avec bardage. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 27

29 Les thermiciens cherchent à éviter l isolation par l intérieur. Mais au-delà de 10 à 12 cm d isolant rapportée en extérieur, une structure métallique complémentaire s impose pour supporter l isolant, ce qui augmente la mise en œuvre et donc le coût. Une combinaison de l isolation extérieure et intérieure peut alors être envisagée. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 28

30 La place de l isolant thermique à l extérieur ou à l intérieur de la façade n a pas d incidence sur la performance acoustique de l ensemble «façade + isolant». En revanche, suivant sa nature, l isolant peut dégrader ou améliorer la performance acoustique du support. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 29

31 A l heure actuelle, peu de données «terrain» en France sont disponibles sur les conséquences acoustiques de l isolation par l extérieur. Certains matériaux, notamment ceux à base de mousse rigide, ont pour conséquence de détériorer la performance acoustique de la paroi (affaiblissement acoustique négatif). On retrouve les mêmes conclusions que pour l isolation par l intérieur : en zone calme, le choix d un isolant simplement thermique n aura qu un impact marginal sur l isolement acoustique de façade ; en zone de bruit élevé (objectif de D nt,a,tr supérieur à 36 ou 38 db), le choix d un isolant exclusivement thermique (et non thermoacoustique) peut avoir un impact négatif sur l isolement de façade. Cette situation est d autant plus critique dans les situations où la surface de façade doublée est importante, comparativement au volume de la pièce de réception. Les pièces de petit volume, comportant de petites fenêtres en pignon, seront donc particulièrement sensibles. En réhabilitation, le risque de dégradation des performances existantes est à ne pas négliger. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 30

32 On atteindra les isolements acoustiques DnT,A,tr recherchés si les limites données dans ce tableau sont respectées. Ces valeurs s entendent pour un local de réception de 30 m3, de 3,2 m de profondeur, et dont les fenêtres occupent entre la moitié et le quart de la surface de la façade. Ainsi, l indice d affaiblissement acoustique au bruit de trafic de la partie opaque de façade (y compris le complexe de doublage thermique), devra être de 10 db plus élevé que l objectif d isolement acoustique recherché. Si l une ou l autre des conditions du tableau ne sont pas satisfaites, un calcul acoustique complet s impose. Par exemple, pour atteindre un objectif d isolement aux bruits extérieurs de 40 db, il faudra au minimum une épaisseur de béton de 16 cm (375 kg/m²). Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 31

33 On notera que l isolant thermique de la façade n est pas traversé par les transmissions latérales : son caractère favorable ou défavorable à l acoustique n influe donc en rien sur l isolement acoustique entre locaux contigus. Dans les constructions neuves, les solutions tout béton (façade, plancher et refend) permettent d atteindre l objectif d isolement acoustique aux bruits aériens réglementaire (D nt,a 53 db). En dehors de cette option, la plus grande précaution s impose. Une raison à cela : les transmissions acoustiques latérales de façade, aux jonctions façade-plancher et plancher-refends. Ces transmissions ne traversant pas l isolant, elles ne sont pas traitées. Selon la nature et l épaisseur de la façade et du refend, des problèmes de non-conformité peuvent se faire jour. C est notamment le cas des murs légers et rigides (brique creuse, béton cellulaire). Par exemple, avec une façade en briques creuses de 20 cm, un plancher béton de 18 cm ne suffira pas pour atteindre l isolement réglementaire de 53 db : une épaisseur de dalle de 21 cm sera nécessaire. C est la raison pour laquelle les exigences d isolement supérieures (D nt,a =55 ou 58 db) nécessitent généralement un traitement intérieur complémentaire par un isolant thermoacoustique. En rénovation, cette solution ne permet pas d améliorer la situation existante, mais elle ne la dégrade pas non plus, à moins de supprimer le doublage intérieur existant. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 32

34 Les «exemples de solutions acoustiques» publiés par le ministère du Logement en 2002 montrent qu il n existe pas de solution standard avec une isolation par l extérieur pour une façade en briques creuses ou en béton cellulaire de 20 cm. Dans tous les cas, dans une telle configuration, il est nécessaire de surdimensionner les dalles de plancher (20 cm de béton au lieu des 18 cm standard). Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 33

35 Le principe de l isolation thermique par l extérieur offre un potentiel prodigieux d amélioration des performances thermiques, et ce dans un grand nombre de situations. Cela dit, contrairement à une idée répandue, le choix de l ITE n est pas neutre sur le plan de la qualité acoustique des constructions. Pour éviter les désordres, une étude acoustique s impose. Le non traitement des transmissions latérales de façade limite l utilisation du procédé. Par exemple, dans le cas d une façade en briques creuses de 20 cm et d un doublage par l extérieur, en présence d une jonction en T avec encastrement, il sera nécessaire d augmenter l épaisseur du plancher béton de 2 à 4 cm, selon les cas. Dans l état actuel des techniques, dans cette même configuration (brique creuse + ITE), l objectif d isolement acoustique entre un logement et un local d activités (58 db) ne pourra être satisfait. L option du traitement complémentaire par un une isolation thermoacoustique par l intérieur est alors à envisager. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 34

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37 En isolation par l extérieur, la recherche de performances thermiques élevées se heurte assez vite à la faisabilité technique de mise en œuvre d épaisseurs importantes d isolant. C est la raison pour laquelle la solution consistant à associer une intervention par l extérieur et une intervention par l intérieur a tout son intérêt. Typiquement, l isolation par un doublage intérieur de type Placomur est complétée par un doublage extérieur lui aussi peu onéreux (doublage de 8 cm en une passe). Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 36

38 Cette solution combine des avantages techniques (traitement des ponts thermiques, possibilité de passage des fourreaux) et économiques ( /m 2 ). Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 37

39 Ce système peut constituer un bon compromis, tant du point de vue acoustique que thermique, mais à la condition de choisir un matériau thermoacoustique pour le doublage intérieur : soit une contre-cloison sur ossature, soit un doublage collé (PSE élastifié ou laine minérale). Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 38

40 Comme on l a vu pour l isolation par l intérieur, pour le complément de doublage par l intérieur, un matériau thermoacoustique s impose, dans le neuf comme en rénovation, faute de quoi les transmissions acoustiques latérales pourraient être renforcées et donner lieu, en fonction de la nature et de l épaisseur de la façade et du refend, à l émergence de non-conformités réglementaires. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 39

41 Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 40

42 L isolation répartie a pour objectif de proposer un «tout en un» : mur et isolation combinés. A l heure actuelle, les épaisseurs couramment rencontrées sont comprises entre 30 et 50 cm. Pour obtenir un niveau d isolation thermique R de 4 m 2.K/W, il est nécessaire d adopter une épaisseur de monomur de 50 cm. Le passage des planchers et des refends nécessite une attention toute particulière, notamment en collectif, en raison de la nécessité d encastrer la dalle dans le mur sur les deux tiers au moins de son épaisseur. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 41

43 Les fabricants assortissent leur offre d éléments préfabriqués destinés à traiter les angles, les linteaux, les retours, et qui font office de rupteur de pont thermique. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 42

44 La mise en œuvre des monomurs est délicate, notamment pour les fenêtres. Le joint entre les blocs est facteur de pont thermique : on privilégie donc des joints très minces, de l'ordre de 1 mm. Le calepinage doit être extrêmement rigoureux. Cette solution doit être réservée à des architectures assez simples, des surcoûts importants étant à prévoir en cas de dessin compliqué. Le DTU limite aussi l emploi des monomurs à des constructions de trois niveaux maximum. Enfin, en termes d énergie grise, il faut savoir que la brique est très mal placée. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 43

45 Qu il s agisse de briques monomur en terre cuite ou de blocs de béton cellulaire, le matériau constitutif des éléments maçonnés de la façade a une masse surfacique plus faible que les façades en béton de 15 ou 16 cm d épaisseur. Tout particulièrement, le comportement acoustique des monomurs en terre cuite est assez difficile à anticiper : de fait, pour ces parois légères, rigides et peu amorties, la loi de masse ne s applique plus. Relativement légères et rigides, les façades monomur offrent donc des indices d affaiblissement acoustique au bruit aérien plutôt limités (R w+ctr généralement compris entre 38 et 45 db). Par conséquent, quand on recherche des isolements de façade supérieurs à 30 db, il est nécessaire de prendre en compte l indice d affaiblissement acoustique de ces systèmes. Ceci est d autant plus vrai que la surface de façade est importante par rapport au volume de la pièce, comme par exemple pour les pièces en pignon. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 44

46 Concernant l isolement acoustique entre logements, les systèmes monomur sont assez fortement désavantagés par la présence de transmissions latérales en façade. Deux raisons à cela : la faiblesse de l indice d affaiblissement acoustique des monomurs et un indice Kij défavorable dans la transmission façade/façade. La planelle en bout de dalle peut notamment occasionner des transmissions acoustiques entre étages. Il est par conséquent très compliqué d envisager ces systèmes pour des isolements supérieurs, de l ordre de 55 ou 58 db. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 45

47 Sur cette coupe horizontale, le refend en béton de 18 cm (R A voisin de 60 db) permet d atteindre l objectif réglementaire d isolement acoustique entre logements (53 db). Curieusement, un refend de même épaisseur constitué d une cloison acoustique performante (cloison 180/130 comprenant deux ossatures, deux fois 45 mm de laine minérale et deux plaques de plâtre par parement, pour un R A voisin de 64 db), se traduira par un D nt,a de 48 db seulement. Ce sont les transmissions latérales qui expliquent ce phénomène : de fait, une cloison de séparation légère (parement de 25 kg/m²) ne peut efficacement empêcher que la mise en vibration de la façade ne se transmette d un côté à l autre de la paroi. Ce phénomène est également valable pour les planchers. Il convient donc de respecter des mises en en œuvre spécifiques : conception de l encastrement ; épaisseur de plancher plus importante ; option constructive adaptée pour le refend. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 46

48 En immeuble collectif, l indice d affaiblissement limité des ITR, combiné à des isolements latéraux défavorables, compliquent l utilisation des procédés d isolation thermique répartie. Pour être conformes, ces solutions exigent, d une part, de surdimensionner planchers et refends en béton (20 à 22 cm, au lieu des 18 cm habituels); d autre part, de respecter une mise en œuvre précise, notamment au niveau de l encastrement. En outre, on gardera à l esprit que, compte tenu des solutions techniques actuelles, le choix de l isolation répartie : interdit l utilisation de séparatifs légers entre logements, sous peine de ne pas respecter l isolement acoustique requis de 53 db ; ne permet pas de respecter l objectif réglementaire d isolement acoustique entre un logement et un local d activité (58 db). Ce qui pose la question d une solution difficile à admettre par les thermiciens : le recours à un traitement complémentaire par un ITI thermoacoustique. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 47

49 Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 48

50 Les adeptes des briques peuvent avantageusement opter pour des briques alvéolaires de 20 cm complétées par une isolation intérieure de 10 cm. La cible des 4 m 2.K/W de résistance thermique est alors atteinte. Grâce au doublage intérieur, les contraintes de pose s en trouvent simplifiées : calepinage moins exigeant, découpe possible des briques sur le chantier, usage du mortier plutôt que de la colle. Autre intérêt, son prix : 120 à 150 du m 2, ce qui en fait le parti constructif le meilleur marché. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 49

51 Deux réserves néanmoins : l inertie des façades verticales ne peut être mobilisée, isolation intérieure oblige ; la limitation aux constructions R+3. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 50

52 L indice d affaiblissement intrinsèque de l ITR est généralement compris entre 38 et 45 db, performance qui pourra être améliorée ou dégradée, selon que le doublage intérieur est thermoacoustique ou purement thermique. Ce n est qu en zone bruyante que la nature de l isolant intérieur aura un possible impact sur la performance acoustique finale aux bruits extérieurs. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 51

53 En immeuble collectif, l isolement acoustique entre logements exige quant à lui un doublage intérieur thermoacoustique. Le choix d un doublage exclusivement thermique, qui viendrait renforcer les transmissions latérales, déjà défavorables sans isolant, aboutirait à coup sûr à un résultat catastrophique. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 52

54 Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 53

55 Le système constructif de l ossature légère présente de nombreux avantages, parmi lesquels une grande flexibilité constructive, adaptable à toute typologie d ouvrage et la possibilité d une fabrication industrialisée. En simple ossature, la structure du bâtiment est indépendante de la façade. Un inconvénient : l épaisseur de l isolant inséré entre les poteaux est conditionnée par le dimensionnement de la structure et non par les besoins en isolation. La correction des ponts thermiques au niveau du plancher et des refends nécessite un éclairage particulier (voir planche suivante). Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 54

56 En simple ossature, la solution consistant à faire reposer les poteaux sur les dalles présente l inconvénient d un pont thermique important. La solution du mur-rideau, où l on fait passer l isolant devant la dalle, corrige le problème du pont thermique, mais il faut alors prendre des précautions d ordre acoustique. Pour traiter à la fois l acoustique et la thermique, il faut intégrer partiellement la dalle à la façade, ce qui nécessite immanquablement des reprises. C est la raison pour laquelle on préfère souvent recourir à l option de la multiple ossature qui, elle, permet d augmenter l épaisseur de l isolant. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 55

57 L option constructive de l ossature légère, lorsque des isolants traditionnels sont employés (laine minérale), présente l inconvénient de la faible inertie thermique des murs : pour améliorer le confort d été, on peut envisager des isolants plus denses, tels que la laine de bois ou la ouate de cellulose. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 56

58 Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 57

59 La disposition des ossatures, de part et d autres de la dalle, permet de résoudre le problème de pont thermique. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 58

60 Concernant le critère de l énergie grise, tout comme pour l impact carbone, ce parti constructif récolte de bonnes notes. Mais cette solution reste néanmoins coûteuse ( /m2) notamment à cause du prix important de la vêture finale. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 59

61 Concernant l acoustique, on dispose à l heure actuelle de peu d éléments sur ce type de principe constructif. Les indices R w (C;Ctr) et D n,t,w (C;Ctr) restent donc à déterminer. Pour les ossatures bois, il est à noter qu un programme de recherche est actuellement en cours, en partenariat avec le CSTB, le FCBA, la DHUP et la filière bois. Deux règles à garder à l esprit néanmoins : l utilisation d isolants à cellules fermées (mousses rigides, ) nuit aux performances acoustiques de la façade ; il importe donc de privilégier des isolants poreux. l utilisation d une double ossature (la plus indépendante possible) associée à un isolant poreux apporte la meilleure performance acoustique, tant pour l isolement de façade que pour l isolement latéral façade/façade. La façade légère à double ossature (si possible indépendante) avec un remplissage en matériaux poreux est donc un bon compromis acoustique et thermique. Cette solution constitue une intéressante solution d avenir pour la réhabilitation d une partie du parc d après guerre comportant des façades non-porteuses, rapportées ou légères, obsolètes tant d un point de vue thermique qu acoustique. De telles opérations se traduiraient par un énorme gain en termes de performances thermiques et acoustiques. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 60

62 Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 61

63 Conformément à la loi de masse, plus le vitrage est lourd, meilleur c est pour l acoustique. En revanche, cela n a aucune incidence sur la thermique. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 62

64 Le label Cekal atteste de la performance acoustique et thermique d un double ou triple vitrage. Cette certification distingue 6 classes de performance acoustique croissante (dont 4 pour des compositions génériques de vitrage) : AR1 (isolation acoustique courante) à AR6 (isolation acoustique renforcée). Pour l isolation thermique, le Cekal distingue 14 classes de performance thermique renforcée de TR1 à TR14 calculées en fonction du coefficient de transmission thermique Ug. Les vitrages sont dits TR (thermiquement renforcés) à partir d un Ug 2 W/m 2. K. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 63

65 Le label Cekal atteste de la performance acoustique et thermique d un double ou triple vitrage. Cette certification distingue 6 classes de performance acoustique croissante (dont 4 pour des compositions génériques de vitrage) : AR1 (isolation acoustique courante) à AR6 (isolation acoustique renforcée). Pour l isolation thermique, le Cekal distingue 10 classes de performance thermique renforcée de TR1 à TR10 calculées en fonction du coefficient de transmission thermique Ug. Les vitrages sont dits TR (thermiquement renforcés) à partir d un Ug 2 W/m 2. K. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 64

66 L arrivée des verres peu émissifs à isolation thermique renforcée s est traduite par un gain conséquent sur le plan thermique, sans incidence sur les performances acoustiques. Attention, le gaz Argon améliore les propriétés thermiques du vitrage, mais ne présente aucun intérêt particulier sur le plan de l isolation acoustique. Plus les verres composant le double vitrage sont épais et dissymétriques, plus les performances acoustiques sont élevées. Il est préférable de créer une dissymétrie dans l épaisseur des lames de verre afin que les fréquences critiques de chacun des verres soit les plus éloignées l une de l autre. Autrement dit, pour l acoustique, à épaisseur de feuillure égale, mieux vaut un 4/10/10 qu un 4/14/6. Pour une même largeur de feuillure, l augmentation de l épaisseur de verre est favorable à l acoustique mais défavorable à la thermique, du fait de la diminution de l épaisseur de la lame d air. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 65

67 Pour préserver les performances thermiques des doubles vitrages, tout en obtenant des performances acoustiques de façade de l ordre de 35 db, deux solutions ont été imaginées. L une est à mettre à l actif des menuisiers, qui ont modifié les châssis de telle façon que la largeur de la feuillure passe de 24 à 28 mm. Dans une composition 4/16/8 ou 4/14/10, l épaisseur optimale de la lame d argon de 16 mm associée à un verre peu émissif peut être préservée, tout en permettant d atteindre la classe acoustique AR3. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 66

68 L autre solution est à mettre au crédit des fabricants de vitrage, qui ont remplacé l un des deux composants verriers (ou les deux) par un verre feuilleté acoustique, offrant alors des performances acoustiques AR4 et plus. Dans un verre feuilleté acoustique, l effet «masse» est complété par une résine acoustique intercalaire, qui apporte des propriétés d amortissement. Le verre de 4 mm est par exemple remplacé par du 22-1, un verre feuilleté acoustique composé de deux verres de 2 mm eux-mêmes séparés par une résine de butyral de polyvinyle. Le vitrage obtenu, un 22-1/12/4, permet un gain de 4 db R A,tr par rapport à la solution thermique 4/12/4. Un bémol toutefois : le verre feuilleté 22-1 est un composant relativement fragile, ce qui exige une très bonne collaboration entre le verrier et le menuisier. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 67

69 Au-delà d une certaine épaisseur de lame d air, la convection naturelle de l air qui y ait emprisonnée vient déprécier les performances d'isolation thermique. Pour contrarier ce phénomène, on insère un composant verrier à l intérieur de la lame d air. Avec un tel triple vitrage, on atteint des performances thermiques nettement supérieures à celles du double vitrage. La thermique exigeant au minimum des épaisseurs de lames d air d au moins 12 mm, ces produits sont nettement plus épais. Du coup, les menuiseries sont dotées de feuillures plus épaisses : 36 mm pour le 4(12)4(12)4 ; ou 44 mm pour le 4(16)4(16)4. En revanche, ce troisième composant verrier, s il n est pas très épais (ce qui est généralement le cas), n apporte pas de performance acoustique supplémentaire. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 68

70 L arrêté du 3 mai 2007 relatif aux performances énergétiques des bâtiments existants fixe l exigence relative au coefficient de transmission thermique Uw des fenêtres, portes-fenêtres et façades-rideaux : en installation ou remplacement, U w doit être inférieur à 2,6 W/(m2.K) pour les ouvrants à menuiserie coulissante ; U w doit être inférieur à 2,3 W/(m2.K) pour les autres cas. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 69

71 Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 70

72 Les travaux effectués sur les façades, qu ils soient à visée acoustique ou thermique, réduisent la perméabilité à l air des logements : calfeutrement ou insonorisation des entrées d air naturelles, pose de joints sur les fenêtres existantes ou remplacement par des fenêtres à étanchéité améliorée. Cette mise en étanchéité de la façade modifie profondément les conditions de renouvellement d air des logements. L aération des locaux par ouverture épisodique des fenêtres ne suffit plus. De plus, il convient d assurer la sécurité des occupants disposant d un chauffage individuel à combustion. La rénovation de la ventilation impose donc la nécessité d une approche globale, systémique, menée à l échelle du logement ou de l immeuble, et non à l échelle de la façade. La solution peut dépendre du chauffage, du niveau de bâti. En rénovation, la ventilation par balayage constitue une bonne solution, quand cette intervention est possible : l aération des locaux est alors assurée par des entrées d air en façade couplées à une extraction mécanique. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 71

73 Les dysfonctionnements constatés sur les systèmes de ventilation concernent en premier lieu l inconfort thermique et la mauvaise qualité de l air intérieur. Il n en reste pas moins que le bruit occasionné par le fonctionnement des équipements de ventilation est un problème rencontré régulièrement. Le bruit propre des équipements mécaniques est souvent constaté après rénovation. Qu il s agisse d une ventilation simple ou double flux, les solutions techniques passent généralement par un redimensionnement des installations sur le plan aéraulique et par une optimisation des caractéristiques des groupes motoventilateurs, du réseau et des bouches. De manière générale, pour éviter toute perturbation acoustique due à l écoulement de l air dans les gaines, la vitesse d air doit être inférieure à 10 m/s dans les colonnes principales, à 7,5 m/s dans les dérivations, à 4 m/s dans les piquages (tronçons alimentant les bouches). Le DTU relatif aux installations de VMC recommande par ailleurs une vitesse d air de 6 m/s dans les conduits de collecte horizontaux, de 5 m/s dans les conduits verticaux. En cas d obligation de vitesses supérieures à 10 m/s, il est préférable d utiliser des gaines acoustiques. Concernant le niveau de puissance acoustique du ventilateur, on observera principalement la valeur concernant la bande 125 Hz, la plus critique. C est une première approche de dimensionnement du silencieux. Dans un immeuble, pour réduire les nuisances véhiculées par le réseau de gaines, il existe des manchons particuliers qui fonctionnent sur le même principe que les silencieux de pot d échappement (ACTA, OCTA, ECTA). Le problème d isolement acoustique aux bruits extérieurs est quant à lui constaté en ventilation naturelle du fait de la grande taille des amenées d air. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 72

74 Les entrées d air standard en façade (de VMC simple flux ou de ventilation naturelle) sont des points faibles, tant du point de vue de l acoustique que de la thermique. Heureusement, sont disponibles sur le marché des entrées d air acoustiques dont la performance est caractérisée par l indice d affaiblissement acoustique pondéré, noté D ne,w+ctr et exprimé en db. Plus cet indice est élevé, meilleure est l efficacité. En première approximation, l ensemble des entrées d air doivent présenter un indice d affaiblissement acoustique D ne,w+ctr de 6 db supérieur à l objectif d isolement acoustique final de la façade. En simple flux, des entrées d air en menuiserie permettent de répondre aux isolements de façade 30 et 35 db. Pour atteindre 38 db d isolement, il faudra recourir à des entrées d air en coffre de volet roulant. Au delà, seules des entrées d air murales seront compatibles avec les manchons spéciaux indispensables pour conférer des isolements de 46, voire 54 db aux entrées d air. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 73

75 La ventilation double flux, en permettant de s affranchir des entrées d air en façade, est sans incidence sur l isolement acoustique de façade. Concernant les bruits d équipement, il faut prévoir un isolement acoustique et vibratoire suffisant entre le local technique (groupe extracteur/soufflage et PAC) et les locaux d habitation attenants (situés directement en dessous par exemple lors d une installation en comble). Dans le neuf, pour les bruits d équipement, le niveau réglementaire est un LnA,T de 30 db(a) en pièce principale et de 35 db(a) en pièce humide. Dans les chambres, en cas de faible bruit de fond, la présence de bouches d insufflation peut se traduire par une gêne pour l occupant (émergence), même si l objectif réglementaire est respecté. En présence de ventilation double flux, une note de calcul acoustique détaillée s impose donc. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 74

76 Le phénomène d interphonie entre deux bouches (extraction ou insufflation) est à surveiller, eu égard à l isolement ente logements. La performance des produits vis-àvis de ce problème est fonction des bouches et de leur ouverture, de la longueur du piquage avec le collecteur, de la distance entre les deux bouches, du diamètre du collecteur, etc. L interphonie due aux bouches de soufflage peut concerner les pièces de vie d un même logement, notamment lorsqu on augmente le diamètre des ouvertures afin de diminuer les vitesses d air insufflé. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 75

77 Dans les constructions neuves, c est dès la phase de conception qu il convient de se préoccuper du confort acoustique, tout comme du confort thermique et de la qualité de l air intérieur. De fait, toute intervention ultérieure se traduirait par des problèmes complexes et des coûts démesurés. Sans une telle approche globale de la construction, difficile d optimiser les performances du bâti. Heureusement, bon nombre de solutions traditionnelles, si correctement dimensionnées, permettent d atteindre les exigences posées par les différentes réglementations. En rénovation, il importe d intégrer systématiquement un cahier des charges acoustique, faute de quoi les travaux entrepris à grande échelle pour améliorer l efficacité thermique du parc existant pourraient se traduire par une dépréciation des qualités acoustiques initiales. Thermique, acoustique, aéraulique : le défi de la cohérence - CIDB - juin 2010 Page 76