L isolation thermique des bâtiments en Région de Bruxelles-Capitale

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1 L isolation thermique des bâtiments en Région de Bruxelles-Capitale

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3 Editeurs responsables: E. Schamp et J.-P. Hannequart Institut bruxellois pour la gestion de l environnement Gulledelle 100, 1200 Bruxelles Dépôt légal: D/5762/17/2000 Auteur: ir Bruno Hoornaert, Département Energie/IBGE Lay-out: Kaligram sprl Carte de couverture: réalisée avec STAR for UrbIS Imprimé sur papier recyclé Remerciements Nombre de personnes étaient prêtes à faire une lecture critique de la version provisoire de la brochure. Que les personnes suivantes soient remerciées: Jos Cox, Febecel Rik De Laet, IBGE Hans De Mont, Fédération belge de la brique asbl Anne Dumont, CNC - NCB Hans Janssen, KU Leuven - labo Bouwfysica Jan Lecompte, Saint-Gobain Glass Lutgarde Neirinckx, Styfabel asbl Michel Procès, UPA Pierre Sauveur, Conseil national de l ordre des Architectes Jacques Schietecat, CSTC Georges Timmermans, CIR asbl Bernard Vandermarcke, WenK Sint-Lucas Jean-Jacques Vierin, Fédération de l industrie du verre asbl Michel Wagneur, CSTC 2

4 Avant-Propos Introduction Méthodes de calcul NBN B Résistance thermique d'une paroi constituée d'un seul matériau ou d'une paroi homogène simple Résistance thermique d'une paroi composite Coefficient de transmission thermique ou valeur k d'une paroi Exemple NBN B Le volume protégé et la superficie de déperdition thermique La compacité volumique d'un bâtiment Le coefficient de transmission thermique moyen Le niveau d'isolation thermique globale K ou niveau K Titre v du règlement régional d'urbanisme: isolation thermique des bâtiments Champ d'application Exigences plus strictes pour les fenêtres Les exigences en matière d'isolation thermique Construction neuve Rénovation Comment compléter le formulaire Données administratives et déclaration de l'architecte et du maître de l'ouvrage Les calculs à effectuer Construction neuve Rénovation avec changement d'affectation Rénovation sans changement d'affectation Quelques règles empiriques Comment respecter les exigences en cas de transformation sans changement d'affectation? Comment respecter les exigences en cas de construction neuve ou le niveau maximum autorisé d'isolation thermique globale? Adresses utiles

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6 A VANT-PROPOS La Région de Bruxelles-Capitale est une région urbaine à forte densité de population: Bruxellois habitent dans immeubles de logement répartis sur une surface de 161,4 km 2. 70% de ces immeubles ont été construits il y a quarante ans ou davantage A cette époque on ne parlait pas encore d isolation thermique. Entre-temps, de nombreux propriétaires ont placé de l isolation thermique à l occasion de travaux de rénovation et/ou d entretien. Malgré cela, près de la moitié des bâtiments ne possède aucune isolation. De tels bâtiments pèsent lourd dans le bilan énergétique de la Région. Près de 40% de la consommation énergétique totale de la Région de Bruxelles- Capitale est imputable au seul secteur domestique. Le chauffage absorbe les trois quarts de la consommation énergétique de ce secteur. Dans les immeubles de bureaux, responsables d un tiers de la consommation énergétique totale de la Région, cette part est plus faible. L architecte a un rôle de premier plan à jouer pour réduire la demande énergétique des bâtiments, et il commence à en prendre conscience. L auteur de projet isole systématiquement tout nouvel immeuble, et y recourt de plus en plus lors de la rénovation d immeuble existant. Avec la publication, le 9 juillet 1999, du Titre V du Règlement Régional d Urbanisme, la Région de Bruxelles-Capitale veut stimuler cette évolution naturelle. La présente brochure est destinée aux architectes et est conçue comme un guide de bonne pratique pour le Règlement Bruxellois d isolation thermique des bâtiments. Après avoir lu la brochure, le lecteur attentif se sentira à l aise avec la matière, et pourra apporter sa contribution personnelle à une Région de Bruxelles-Capitale toujours plus saine et écologique! Bonne lecture 5

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8 1 INTRODUCTION Le 3 juin 1999, l Exécutif de la Région de Bruxelles-Capitale a adopté le Règlement Régional d Urbanisme. Avec d autres titres, le Titre V: Isolation thermique des bâtiments a été publié au Moniteur Belge du 9 juillet Au premier janvier 2000, l isolation thermique des bâtiments est devenue une obligation en Région de Bruxelles-Capitale. Le règlement s applique aux immeubles de logement, de bureaux et aux bâtiments scolaires et vise les travaux de construction, de reconstruction ou de transformation nécessitant l obtention d un permis d urbanisme. Désormais, ces projets doivent répondre à des conditions minimales de niveau d isolation thermique. Ceci est attesté par le formulaire ISO1 qui doit dorénavant accompagner les demandes de permis d urbanisme. La présente brochure est un guide pour compléter le formulaire ISO1. Elle détaille l application de la nouvelle réglementation ainsi que la manière de mettre en œuvre les méthodes de calcul et de compléter le formulaire de conformité. Les normes belges qui sont à la base du règlement d isolation thermique en Région de Bruxelles-Capitale sont exposées en premier lieu. Ensuite, à l aide de quelques exemples, il est expliqué à l architecte quand et comment compléter le formulaire ISO1. En fin de parcours, quelques règles empiriques sont données pour déterminer quelle épaisseur minimale d isolant placer. 7

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10 2 M ÉTHODES DE CALCUL Suite à la crise énergétique des années 70, plusieurs études ont été menées sur la consommation d énergie dans les bâtiments. C est ainsi que des méthodes de calcul ont été élaborées pour chiffrer les besoins thermiques dans les bâtiments. L une de ces méthodes est le calcul des besoins énergétiques nets, tel qu il est toujours appliqué en Région wallonne. Ce calcul tient compte des gains solaires, ainsi que des gains de chaleur internes et des pertes dues à la ventilation. En raison du grand nombre de paramètres qui compliquaient et embrouillaient les calculs, une procédure simplifiée a été choisie. Celle-ci est exposée dans la norme NBN B : Isolation thermique des bâtiments - Niveau de l isolation thermique globale. Avec cette méthode de calcul, l auteur de projet évalue uniquement les pertes thermiques dues à la conduction. Le niveau calculé d isolation thermique globale dépend uniquement des dimensions et de la forme du bâtiment, ainsi que de la résistance thermique des matériaux de construction utilisés. Avec la norme NBN B , la NBN B forme la base de la procédure de calcul sur laquelle s appuie la nouvelle réglementation bruxelloise en matière d isolation thermique. 2.1 NBN B La norme NBN B préconise une méthode pour déterminer le coefficient de transmission thermique d une paroi ou d un élément de paroi, sur la base des caractéristiques des matériaux de construction utilisés. Ce coefficient est une mesure de la chaleur qui passe d une ambiance à l autre en traversant une paroi, par m 2 et par seconde et pour 1 C de différence de température entre les deux ambiances Résistance thermique d une paroi constituée d un seul matériau ou d une paroi homogène simple Les caractéristiques des matériaux de construction qui déterminent la déperdition thermique par la paroi sont le coefficient de conductivité thermique l du matériau et, naturellement, l épaisseur. Cette conductivité thermique est une mesure de la capacité à transporter de la chaleur dans un matériau: elle est grande pour les conducteurs thermiques tels que les métaux et faible pour les matériaux d isolation couramment utilisés tels que la laine minérale ou le polystyrène expansé. Plus la conductivité thermique des matériaux d une paroi est grande, plus le transport de chaleur vers l ambiance extérieure est important. Pour les matériaux poreux tels que la brique ou le bois, elle dépend également du taux d humidité du matériau. La présence d humidité augmente en effet la conductivité du matériau. C est pourquoi la norme fait une distinction entre les valeurs l i et l e. Cette valeur l e doit être utilisée pour les parois qui peuvent contenir de l humidité par infiltration, condensation ou humidité ascensionnelle; la valeur l i est utilisée dans les autres cas. Ces valeurs calculées * dépendent du type de produit de construction. Il en va ainsi pour les produits certifiés, de nature, marques et types connus (agréments ATG, BENOR ou procédure équivalente de détermination de la valeur l), pour lesquels les valeurs de calculs l i et/ou l e sont fournies par le fabricant. Elles peuvent également être obtenues auprès de l UBAtc (Union Belge de l Agrément technique dans la construction). Les valeurs l des produits certifiés dont on ne connaît que la nature sont reprises dans les tableaux du nouvel addendum 2 de la NBN B Elles sont déterminées comme les valeurs maximales de produits analogues certifiés. * Dans le nouvel addendum 2, les symboles l Ui et l Ue sont utilisés en lieu et place de l i en l e. La signification reste la même. 9

11 Le même addendum 2 donne également une liste des valeurs calculées pour les produits non certifiés. Ces valeurs calculées sont déterminées comme les valeurs maximales de produits analogues certifiés, assorties d un facteur de sécurité. L architecte a donc tout intérêt à utiliser des produits certifiés et à définir ceux-ci précisément. Les valeurs calculées des produits non certifiés sont facilement supérieures de 25% aux valeurs calculées de produits certifiés analogues de nature, marque et type connus. Il est évident que l épaisseur des éléments de paroi joue également un rôle important: plus la couche d isolation dans le mur creux est épaisse, moins il y aura de déperdition thermique des pièces chauffées vers l ambiance extérieure. La résistance qu offre une paroi au transport thermique croît au fur et à mesure que son épaisseur augmente et que la conductivité thermique du matériau diminue. La résistance thermique R d une paroi homogène simple (composée d une seule couche de matériau) d une épaisseur d [m] et d une conductivité thermique l [ W/(m.K)] est donc définie comme suit: R=d/l [m 2.K/W] Résistance thermique d une paroi composite Pour une paroi constituée de plusieurs couches de matériau, il suffit d additionner les résistances thermiques des différentes couches simples: R=R 1 +R 2 +R 3 +R [m 2.K/W] Souvent, une ou plusieurs des couches parallèles de la paroi sont constituées d une couche d air. Dans ces couches, le transport thermique ne se fait pas uniquement par conductivité, mais aussi sous la forme de convection et de rayonnement. Aussi la résistance thermique d une couche d air ne peut-elle être caractérisée uniquement par sa conductivité thermique l et son épaisseur. D autres facteurs, tels que l inclinaison de la couche d air (verticale ou horizontale), le sens du flux de chaleur (flux de chaleur de bas en haut dans un toit, de haut en bas dans un plancher), la présence éventuelle de couches réfléchissant la chaleur et la ventilation par de l air extérieur, influencent la qualité d isolant thermique d une couche d air. C est ainsi que les couches d air sont caractérisées par une résistance thermique R a qui tient compte de ces trois formes de transport de chaleur et dont le texte de la norme NBN B reprend les valeurs pour les différents types de couche d air. Pour calculer la résistance thermique totale d une paroi entre deux ambiances, il faut également tenir compte du transport de chaleur par convection et rayonnement entre les parois et ces ambiances. En ce qui concerne l ambiance intérieure, le transport de chaleur est caractérisé par un coefficient d échange intérieur h i [W/(m 2.K)] et en ce qui concerne l ambiance extérieure, par un coefficient d échange extérieur h e [W/(m 2.K)]. Ceux-ci sont une mesure de la quantité de chaleur transmise par seconde et par m 2, respectivement par la face extérieure ou la face intérieure respectivement d une paroi extérieure ou intérieure, par convection et rayonnement respectivement à l ambiance extérieure ou à l ambiance intérieure, pour une différence de température de 1 C entre la paroi et l ambiance extérieure. Ces coefficients dépendent principalement du sens du flux de chaleur. Les résistances thermiques d échange correspondantes sont R e et R i [m 2.K/W]. La résistance thermique totale d une paroi qui sépare l ambiance extérieure de l ambiance intérieure est donc: R T =R i +R 1 +R 2 +R 3 +R 4 + +R a1 +R a2 + +R e [m 2.K/W] Et pour une paroi qui sépare une ambiance intérieure d une autre ambiance intérieure: R T =2R i +R 1 +R 2 +R 3 +R 4 + +R a1 +R a2 + [m 2.K/W] 10

12 2.1.3 Coefficient de transmission thermique ou valeur k d une paroi* Le coefficient de transmission thermique d une paroi est défini comme l inverse de la résistance thermique totale de cette paroi: k = 1/R T [W/(m 2.K)] La valeur k d une paroi entre deux ambiances a également une signification physique: elle exprime la quantité de chaleur par m 2 et par seconde qui traverse cette paroi d une ambiance à l autre si la différence de température entre les deux ambiances est de 1 C Exemple Jusqu à la deuxième guerre mondiale, les habitations étaient construites avec des murs pleins en briques (fig. 1). Pour des raisons de stabilité, les communes bruxelloises avaient imposé des épaisseurs minimales pour les façades au début du vingtième siècle. Les façades jusqu à 15 mètres de hauteur devaient avoir une épaisseur minimale de 38 cm ou 2 briques au niveau du rez-de-chaussée, et de 28 cm ou 1 1/2 brique pour les autres étages.les murs de ce type ont des qualités d isolation thermique restreintes et peuvent donner lieu à de la condensation de surface et à la formation de moisissures. Pour un mur plein de 2 briques (épaisseur de 38 cm) en maçonnerie lourde (conductivité thermique l e = 1,10 W/(m.K)), le coefficient de transmission thermique k est calculé comme suit: Coefficient d échange extérieur h e = 23 W/(m 2.K) fig. 1 - Mur plein en brique k=2,37 W/(m 2.K) finition extérieure maçonnerie de 1 1/2 brique enduit intérieur Résistance d échange thermique pour la surface extérieure R e R e = 1/h e = 1/23 = 0,043 m 2.K/W Résistance thermique d un mur de 2 briques R m R m = d/l = 0,38/1,10 = 0,35 m 2.K/W Coefficient d échange intérieur h i = 8 W/(m 2.K) Résistance d échange thermique pour la surface intérieure R i R i = 1/h i = 1/8 = 0,125 m 2.K/W Résistance thermique totale de la paroi: R T R T = R e + R m + R i = 0, ,35 + 0,125 = 0,513 m 2.K/W Coefficient de transmission thermique de la paroi k 2 k 2 = 1/R T = 1/0,513 = 1,95 W/(m 2.K) * En raison de l'harmonisation, le symbole k est remplacé par le symbole U dans les normes européennes. 11

13 Pour le mur de 1 1 / 2 brique (épaisseur de 28 cm) aux étages supérieurs, le calcul est le suivant: Résistance thermique totale de la paroi: R T R T = R e + R m + R i = 0, ,25 + 0, 125 = 0,423 m 2.K/W Coefficient de transmission thermique de la paroi k 1 1 /2 k 1 1 /2 = 1/R T = 1/0,423 = 2,37 W/(m 2.K) fig. 2 - Mur creux k=1,53 W/(m 2.K) maçonnerie de parement en briques lourdes coulisse paroi intérieure en briques pleines enduit intérieur Cela signifie que pour une même différence de température entre une ambiance intérieure et extérieure, la quantité de chaleur qui traverse, par m 2 et par seconde, le mur de 1 1 / 2 brique de l ambiance intérieure à l ambiance extérieure, est 20% plus élevée qu au travers du mur de 2 briques! Le mur creux a fait son apparition en Belgique après la seconde guerre mondiale. Le principe est simple: le mur creux se compose d une paroi intérieure et d une paroi extérieure, séparées par un vide d air. Le mur creux est une méthode de construction qui a eu beaucoup de succès dans les régions très touchées par les averses: la paroi extérieure sert en quelque sorte d imperméable au bâtiment, tandis que la paroi intérieure en constitue la structure portante. Jusqu en 1960, le mur creux avait 35 cm d épaisseur, selon la répartition classique suivante: tableau 1 - fig.2 Couche Epaisseur [cm] l [(W/m.K)] Résistance thermique R j [m 2.K/W] Paroi de façade en maçonnerie lourde: 9 1,10 0,082 Vide d'air: 6 sans objet 0,17 Paroi intérieure en maçonnerie lourde: 19 0,90 0,21 Plâtrage: 1 0,52 0,019 Ajoutez-y: Coefficient d échange extérieur h e = 23 W/(m 2.K) Résistance d échange thermique pour la surface extérieure R e R e = 1/h e = 1/23 = 0,043 m 2.K/W Coefficient d échange intérieur h i = 8 W/(m 2.K) Résistance d échange thermique pour la surface intérieure R i R i = 1/h i = 1/8 = 0,125 m 2.K/W 12

14 Résistance thermique totale de la paroi: R T R T = R e + R 1 + R a + R 2 + R 3 + R i = 0, , ,17 + 0,21 + 0, ,125 = 0,65 m 2.K/W Et le coefficient de transmission thermique du mur creux est de: k = 1/R T = 1/0,65 = 1,53 W/(m 2.K) A partir des années 60, la brique Snelbouw a été de plus en plus utilisée pour la partie intérieure du mur creux, en raison de la rapidité et de la facilité de sa mise en œuvre. Il est rapidement apparu que 14 cm de brique perforée présentaient plus ou moins la même résistance thermique que 19 cm de briques pleines. Désormais, l épaisseur des murs creux n est plus de 35 cm mais de 30 cm. Moyennant une bonne réalisation, le mur creux traditionnel, non isolé est une construction efficace contre les problèmes d infiltration. Sur le plan des qualités thermiques, cette méthode de construction reste toutefois insuffisante. fig. 3 - Mur creux isolé k=0,49 W/(m 2.K) C est tout juste après la crise pétrolière de 1973 que l on va commencer à isoler réellement les habitations en remplissant tout ou partie des murs creux avec des matériaux d isolation (fig. 3). Prenons l exemple d un mur creux composé d une paroi extérieure de maçonnerie lourde et d une paroi intérieure de maçonnerie moyenne. En le remplissant partiellement avec une couche d isolant de 4 cm d épaisseur ayant l = 0,030 W/(m.K) et un vide résiduel de 3 cm, on ajoute une résistance thermique de 1,33 m 2.K/W. La capacité isolante de la couche de 4 cm d isolant est donc seize fois supérieure à celle de la paroi de façade d une épaisseur de 9 cm (résistance thermique 0,082 m 2.K/W). maçonnerie de parement en briques lourdes coulisse isolant paroi intérieure en briques pleines enduit intérieur tableau 2 - fig.3 Couche Epaisseur [cm] l [(W/m.K)] Résistance thermique R j [m 2.K/W] Paroi de façade en maçonnerie lourde: 9 1,10 0,082 Vide d'air: 3 nvt 0,17 Couche d'isolant: 4 0,030 1,33 Paroi intérieure en maçonnerie moyenne: 14 0,54 0,26 Plâtrage: 1 0,52 0,019 Avec: Coefficient d échange extérieur h e = 23 W/(m 2.K) Résistance d échange thermique pour la surface extérieure R e R e = 1/h e = 1/23 = 0,043 m 2.K/W Coefficient d échange intérieur h i = 8 W/(m 2.K) Résistance d échange thermique pour la surface intérieure R i R i = 1/h i = 1/8 = 0,125 m 2.K/W 13

15 Résistance thermique totale de la paroi: R T R T = R e + R 1 + R a + R 2 + R 3 + R 4 + R i = 0, , ,17 + 1,33 + 0,26 + 0, ,125 = 2,031m 2.K/W Le coefficient de transmission thermique du mur creux isolé est de: k = 1/R T = 1/2,031 = 0,49 W/(m 2.K) Par l ajout du matériau d isolation, on réduit le coefficient de transmission thermique de deux tiers par rapport au coefficient de transmission thermique d un mur creux non isolé et ce, sans trop s écarter des méthodes de construction traditionnelles. Cela signifie que pour deux habitations identiques, l une avec un mur creux non isolé et l autre avec un mur creux isolé comme ci-dessus, la déperdition thermique par la façade non isolée est plus du triple de la déperdition thermique par la façade isolée. La déperdition thermique par un mur de 1 1 / 2 brique est près de cinq fois supérieure! 2.2 NBN B La Région de Bruxelles-Capitale, tout comme les Régions wallonne et flamande, a retenu la méthode de calcul de la norme NBN B pour déterminer le niveau d isolation d un bâtiment. Cette méthode permet de calculer de manière simple et sans équivoque le niveau d isolation globale d un bâtiment complet. Ce niveau d isolation thermique globale, également appelé niveau K, dépend des dimensions et de la forme du bâtiment, ainsi que de la résistance thermique des matériaux de construction utilisés. L idée sous-jacente est que chaque m 2 du volume du bâtiment, à l intérieur de l enveloppe extérieure, peut transmettre, par degré de différence de température, une certaine quantité de chaleur à l ambiance extérieure. Cette quantité de chaleur est déterminée, d une part, par la compacité du bâtiment et, d autre part, par les qualités isolantes des matériaux de construction utilisés. Le résultat du calcul exposé dans cette norme est un seul chiffre, qui représente la mesure du niveau d isolation thermique globale. Plus ce chiffre est élevé, moins bonne est l isolation du bâtiment. Par convention, ce niveau est exprimé par la lettre majuscule K, suivie d un chiffre (par exemple K55) Le volume protégé et la superficie de déperdition thermique fig. 4 - Le volume protégé a b L'architecte doit délimiter le volume protégé V du bâtiment. Ce volume comprend tous les espaces chauffés directement ou indirectement et qui sont thermiquement isolés de l'ambiance extérieure, du sol ou d'espace voisin non à l'abri du gel. Par exemple: l architecte place de l isolant au grenier entre les chevrons. Le grenier n est pas chauffé, mais fait partie du volume protégé (figure 4a). Le maître d œuvre prévoit d isoler thermiquement le sol du grenier, alors, dans ce cas, le grenier ne fait pas partie du volume protégé (figure 4b). Le même raisonnement peut être tenu pour les caves, les volumes de rangement et les garages. 14

16 10m Les parois qui séparent le volume protégé de l ambiance extérieure, du sol ou des espaces voisins ne faisant pas partie du volume protégé, forment l enveloppe du bâtiment. La superficie de déperdition thermique A T est définie comme étant la superficie de l enveloppe du bâtiment La compacité volumique d un bâtiment La compacité volumique d un bâtiment dépend de la forme et des dimensions de ce bâtiment. La compacité volumique est définie comme le rapport du volume protégé V sur la superficie de l enveloppe du bâtiment, c est-à-dire la superficie de déperdition thermique A T. Les bâtiments compacts ont une capacité accrue à garder la chaleur. Une habitation rurale isolée avec un plan terrier irrégulier et de nombreux murs extérieurs est par exemple peu compacte. Une habitation mitoyenne compte moins de murs extérieurs et plus de parois qui séparent les espaces chauffés de l habitation des espaces chauffés des habitations adjacentes. Ces derniers ne font donc pas partie de la superficie de déperdition thermique. Résultat: une petite superficie de déperdition et une plus grande compacité. Exemple: une habitation, représentée de manière schématique comme une poutre, avec une largeur de façade de 5 m, une hauteur de 10 m et une profondeur de 10 m. Pour une habitation de type quatre façades, la superficie de déperdition est égale à la somme des surfaces des façades avant et arrière, des façades latérales, du plancher et du toit: A T = 5 x x x x x x 10 = 400 m 2 S il s agit d une maison mitoyenne, les façades latérales ne sont pas comprises dans la superficie de déperdition. Elles constituent en effet une séparation entre l ambiance chauffée d une habitation et celle de l autre habitation. Par conséquent: A T = 5 x x x x 10 = 200 m 2 Toutes deux ont un même volume protégé: V = 5 x 10 x 10 = 500 m 2 Les compacités volumiques respectives sont: Pour l habitation de type quatre façades: V/A T = 500/400 = 1,25 m Pour l habitation mitoyenne: V/A T = 500/200 = 2,5 m L habitation mitoyenne a donc une plus grande capacité à garder la chaleur que l habitation de type quatre façades. fig. 5 - Maison 5m 10m 15

17 2.2.3 Le coefficient de transmission thermique moyen Le coefficient de transmission thermique moyen k s n est autre que la moyenne pondérée des coefficients de transmission thermique des différentes parois et/ou éléments de paroi qui font partie de la superficie de déperdition, y compris les ponts thermiques. k s = Sk lj.l j + S a j.k ij.a ij [W/(m 2.K)] S A ij où: k lj = les valeurs k linéaires du pont thermique [W/(m.K)] l j = la longueur du pont thermique [m] a j = un facteur de pondération qui tient compte du fait que certaines parois ne constituent pas une séparation entre l ambiance chauffée à l intérieur du volume protégé et l ambiance extérieure. Il s agit de parois entre le volume protégé et un espace à l abri du gel ou non, de parois en contact avec le sol, de planchers au-dessus d espaces non à l abri du gel, de planchers au-dessus d espaces à l abri du gel, ou de planchers sur le sol k ij = les valeurs k respectives des parois de la superficie de déperdition thermique [W/(m 2.K)] A ij = les superficies respectives des parois [m 2 ] fig. 6 - Pont thermique au droit de la rive de toiture fig. 6 bis - Exécution correcte de la rive de toiture Ponts thermiques Des ponts thermiques se créent aux endroits où l isolation thermique d un bâtiment est interrompue. Une telle discontinuité de l isolation se produit fréquemment dans les méthodes de construction traditionnelles, par exemple au droit de: > linteaux au-dessus de fenêtres et de portes > seuils de fenêtre > battées de porte et de fenêtre > planchers (fig. 7) > terrasses en porte-à-faux > rives de toiture (fig. 6) > poutres de répartition > colonne en béton dans un mur creux Les ponts thermiques sont responsables des basses températures de surface du côté intérieur des parois et provoquent ainsi une condensation de surface et des moisissures. Ils diminuent en outre l efficacité de l isolation thermique par une déperdition thermique plus importante au droit des ponts thermiques. La norme belge NBN B donne pour différents ponts thermiques types des coefficients de transmission thermique linéaire approximatifs k lj [W/(m.K)]. Multipliés par la longueur du pont thermique l j, ils indiquent la déperdition thermique supplémentaire due à l action de ponts thermiques. 16

18 Le facteur de pondération aj (facteur de correction) Certaines parois ne forment pas une séparation entre le volume protégé et l ambiance extérieure, mais séparent le volume protégé du sol ou d espaces voisins n appartenant pas au volume protégé. Il s agit notamment: > des parois entre le volume protégé et un espace non à l abri du gel > des parois entre le volume protégé et un espace à l abri du gel > des parois en contact avec le sol > des planchers au-dessus d un espace non à l abri du gel > des planchers au-dessus d espaces à l abri du gel > des planchers sur le sol Pour une température extérieure de -10 C, la température des espaces non chauffés en dehors du volume protégé ou dans le sol n est pas nécessairement celle de l ambiance extérieure. Des caves non chauffées, moyennement ventilées restent à l abri du gel; il est connu que même lorsqu il gèle, la température du sol à une profondeur de 70 cm est de 10 C, etc. fig. 7 - Pont thermique au droit du plancher fig. 7 bis - Exécution correcte du plancher Etant donné que la déperdition thermique à travers une paroi est proportionnelle à la différence de température entre les ambiances dont elle constitue la séparation, la déperdition thermique au droit des parois mentionnées ci-dessus est surestimée. Par conséquent, une correction du coefficient de transmission thermique de la paroi s impose. Les garages ou les greniers sous un toit non isolé sont des exemples typiques d espaces non à l abri du gel. Ces espaces sont souvent très ventilés et l on peut donc raisonnablement admettre que la température dans ces espaces est égale à la température extérieure et que le facteur de correction est donc de 1. Pour les murs et les planchers enfouis ou les murs entre des espaces à l abri du gel (par exemple des caves) et l ambiance intérieure chauffée, une correction est apportée: a j est de 2/3. Pour les planchers sur le sol, la correction est la plus importante: a j est égale à 1/3. Il est évident que pour les parois qui séparent le volume protégé de l ambiance extérieure (murs extérieurs, fenêtres et portes extérieures), le facteur de correction est 1. 17

19 2.2.4 Le niveau d isolation thermique globale K ou niveau K Pour la conception de la méthode de calcul simplifiée de la norme NBN B62-301, l idée sousjacente était que chaque m 2 du volume du bâtiment dans l enveloppe du bâtiment, par degré de différence de température, pouvait transmettre une certaine quantité de chaleur à l ambiance extérieure par conduction. Cette perte d énergie est déterminée, d une part, par la compacité du bâtiment et, d autre part, par les qualités isolantes des matériaux de construction utilisés, et est caractérisée par le coefficient de transmission thermique moyen k s du bâtiment. Très vite, il s est avéré que cette règle imposerait des exigences inutilement trop strictes pour de petites habitations de type quatre façades (lisez: peu compactes), tandis que de grands immeubles d habitation (lisez: très compacts) pourraient y répondre sans même devoir isoler. fig. 8 k s W/(m 2.K) 2,2 2,1 2,0 Dans l exemple cité de l habitation quatre façades et de l habitation mitoyenne (voir 2.2.2), toutes deux pourraient perdre une même quantité de chaleur par conduction: leurs volumes chauffés sont en effet les mêmes. La surface par laquelle la chaleur passe à l ambiance extérieure, la super- 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 K110 K100 K90 K80 K70 K60 ficie de déperdition thermique de l habitation quatre façades est toutefois le double de celle de l habitation mitoyenne. Résultat: l habitation quatre façades devrait être deux fois mieux isolée que l habitation mitoyenne. La surface en verre devrait être strictement limitée, l épaisseur de la couche d isolation dans les parois devrait être considérablement augmentée, etc. Une telle règle exigerait une grosse épaisseur d isolant à la 0,8 k sa 0,7 0,6 0,5 0,4 A K50 K40 K30 construction de petites habitations quatre façades. Dès lors, pour les bâtiments peu compacts (V/A T < 1 m), le niveau d isolation à respecter a été limité. Par ailleurs, pour éviter que de grands bâtiments d hébergement très compacts 0,3 0,2 0,1 V A T (V/A T > 4 m) soient dépourvus d isolation, une valeur minimale leur a été imposée pour le niveau d isolation à atteindre V A A TA Le niveau d isolation thermique globale est fonction du coefficient de transmission thermique k s et de la compacité volumique V/A T m Tout cela a été regroupé dans les formules suivantes pour le niveau d isolation thermique globale (fig.8): Si V/A T ² 1 m: Si 1 m < V/A T < 4 m: Si 4 m ² V/A T : K = 100 k s K = 300k s V +2 A T K = 50 k s 18

20 3 T ITRE V DU RÈGLEMENT RÉGIONAL D'URBANISME: ISOLATION THERMIQUE DES BÂTIMENTS 3.1 Champ d application Avec 9 millions de m 2 de surface de bureaux chauffée et une croissance annuelle de 300 à m 2, la Région de Bruxelles-Capitale reste un pôle d attraction important pour le secteur tertiaire. Lors de la conception du titre V du Règlement régional d Urbanisme (dénommé ci-après le règlement d isolation ) - Isolation thermique des bâtiments - cette réalité bruxelloise a été prise en compte, dans la mesure où le champ d application n a pas été restreint aux bâtiments à usage d hébergement. Le nouveau règlement d isolation bruxellois s applique aussi bien aux bâtiments à usage d hébergement qu aux bâtiments à usage de bureaux et aux bâtiments scolaires. Par bâtiment à usage d hébergement, on entend l immeuble ou la partie d immeuble destiné(e) principalement au logement individuel ou collectif, avec occupation permanente. En font donc partie, les immeubles d habitation, les immeubles à appartements, les hôpitaux, les maisons de retraite, les hôtels, les établissements de soins, les maisons d hébergement, les prisons, les internats et les casernes. Les bâtiments à usage de bureaux sont des bâtiments destinés soit aux travaux de gestion ou d administration d une entreprise, d un service public, d un indépendant ou d un commerçant, soit à l activité d une profession libérale, soit aux activités des entreprises de service intellectuel. Enfin, les bâtiments scolaires abritent un établissement d enseignement ou un centre psychomédico-social. Si le bâtiment est affecté à plusieurs usages, mais que plus de 30% de la surface du bâtiment sont destinés au logement, les exigences relatives à l isolation thermique pour tout le bâtiment sont celles applicables aux bâtiments à usage d hébergement. Des exigences aussi pour la rénovation Le marché bruxellois de la construction est un marché principalement de rénovation: en 1997, à peine 218 nouveaux bâtiments d habitation et 44 bâtiments à destination autre que l habitation ont été érigés, contre respectivement 704 et 128 transformations. Une réglementation qui mettrait de côté ce segment de marché manquerait son but, à savoir l amélioration de l isolation des habitations, combinée à un confort accru et à une baisse des factures d énergie. Pour la rénovation, une distinction est faite entre les transformations avec ou sans changement d affectation. Par cette nuance, le législateur entend faciliter la tâche de l architecte qui agrandit une habitation existante. Pour les transformations sans changement d affectation, les calculs à effectuer sont moins complexes et les exigences sont moins strictes. L isolation de bâtiments existants qui appartiennent au patrimoine historique de la ville ne doit pas se faire à tout prix. Pour les travaux de transformation au patrimoine immobilier inscrit sur la liste de sauvegarde ou qui appartient au patrimoine immobilier classé, le Gouvernement bruxellois peut éventuellement décider de renoncer à l application du règlement en matière d isolation thermique. 19

21 3.2 Exigences plus strictes pour les fenêtres En milieu urbain, les constructions sont typiquement érigées entre murs mitoyens en raison des prescriptions urbanistiques strictes. Le prix élevé des terrains et la haute densité de population donnent lieu à la construction d un nombre considérable d immeubles à appartements. Une étude menée récemment par la Région flamande dans 200 habitations de construction neuve a révélé que dans les immeubles à appartements, la majeure partie de la chaleur produite s échappe par les fenêtres. C est pourquoi le règlement d isolation thermique en Région de Bruxelles- Capitale fait passer l exigence imposée au coefficient de transmission thermique des fenêtres de 3,5 W/(m 2.K) à 2,5 W/(m 2.K). Ceci entraînera une diminution de la déperdition thermique par ces fenêtres de quelque 30%. 3.3 Les exigences en matière d isolation thermique Le nouveau règlement d isolation bruxellois impose des exigences aussi bien au niveau de l isolation thermique globale du bâtiment qu à celui des parois individuelles. Cette première condition doit stimuler les constructions compactes pour les nouveaux projets de construction. Dans les zones urbanisées où l industrie recule lentement mais sûrement, de nombreux bâtiments industriels sont revalorisés et rénovés pour en faire des logements. Un bâtiment devant servir initialement de dépôt doit offrir avant tout une protection contre les intempéries et n a donc pas été conçu pour offrir un confort thermique. Dans de tels projets de rénovation, l exigence imposée au niveau K global doit inciter l architecte à évaluer la qualité thermique du bâtiment existant et à prendre, si nécessaire, les mesures qui s imposent pour l augmenter. En imposant uniquement des exigences pour le niveau d isolation thermique globale, l isolation des parois et/ou éléments de parois individuels risque d être négligée. Afin que la chape de sol ne devienne pas trop épaisse, l entrepreneur pourrait décider de ne pas poser d isolant dans le sol. Pour obtenir tout de même un niveau d isolation globale de K55 pour l habitation, il compenserait les moins bonnes propriétés isolantes du sol en prévoyant une isolation supplémentaire dans le toit. Les occupants de l habitation pourraient se plaindre du plancher, qui donnerait une sensation de froid au contact des pieds. La situation devient plus dramatique si en raison de la mauvaise exécution du sol, des problèmes d humidité apparaissent et engendrent des moisissures. Il convient donc d éviter à tout prix que certaines parties d un bâtiment soient mal ou pas isolées. Le législateur a voulu répondre à cette nécessité en associant à la valeur maximale pour le niveau d isolation thermique globale, des valeurs maximales pour les coefficients de transmission thermique (également appelés valeurs k ) des parois individuelles. Pour les interventions de petite envergure, telles que l extension d une habitation existante ou l ajout d un étage, imposer une valeur maximale au niveau K a peu de sens. Dans pareils cas, seules les valeurs k des parois individuelles transformées ne peuvent pas dépasser une valeur maximale. 20

22 Enfin, des exigences sont également imposées aux parois communes entre des volumes protégés ou entre des appartements. Ces parois ne font cependant pas partie de la superficie de déperdition thermique. Elles constituent en effet un mur de séparation entre deux ambiances chauffées: elles ne figureront donc pas dans le calcul du niveau d isolation thermique globale. Pour éviter que la façon dont on chauffe son logement dépende en quelque sorte de la façon dont le voisin chauffe (ou pas) le sien, des performances minimales sont tout de même exigées de ce type de parois Construction neuve En ce qui concerne les bâtiments à ériger, le règlement d isolation impose des valeurs maximales tant au niveau de l isolation thermique globale qu aux coefficients de transmission thermique des parois individuelles. Les bâtiments à usage d hébergement à ériger doivent avoir un niveau d isolation de K55. Pour les nouveaux bâtiments à usage de bureaux et les bâtiments scolaires, la barre a été mise un peu plus bas: ce type de bâtiment doit avoir un niveau d isolation de K65. En ce qui concerne les parois et/ou éléments de paroi individuels, les valeurs k maximales suivantes doivent être respectées: tableau 3 Parois ou éléments de paroi de la superficie de déperdition thermique du bâtiment k max (W/(m 2.K)) Parois translucides (fenêtre, portes) 2,5 Murs et parois opaques entre le volume protégé et l'air extérieur ou entre le volume 0,6 protégé et un espace non chauffé et non à l'abri du gel Murs entre le volume protégé et un espace non chauffé mais à l'abri du gel 0,9 Murs entre le volume protégé et le sol 0,9 Toit entre le volume protégé et l'air extérieur ou 0,4 l'ensemble plafond supérieur + grenier + toit Sols entre le volume protégé et l'air extérieur ou entre le volume 0,6 protégé et un espace non chauffé et non à l'abri du gel Sols entre le volume protégé et un espace non chauffé mais à l'abri du gel 0,9 Sols entre le volume protégé et le sol 1,2 Pour les parois mitoyennes entre deux volumes protégés ou deux appartements, le coefficient de transmission thermique maximum autorisé est de 1,0 W/(m 2.K). Cela signifie concrètement que désormais, les parois de séparation (murs, plafonds, sols, ) entre deux appartements contigus dans un immeuble à appartements et la paroi mitoyenne entre deux habitations doivent répondre à ce critère. Cette exigence implique toutefois aussi que la paroi d une habitation qui est construite en premier lieu et contre laquelle une nouvelle habitation sera érigée ultérieurement, sera considérée comme commune et doit donc répondre à cette exigence - moins stricte. 21

23 3.3.2 Rénovation Tout comme en Région wallonne, les critères relatifs à la rénovation dans la Région de Bruxelles- Capitale dépendent de la nature du changement d affectation associé à la transformation. La notion de changement d affectation mérite quelques mots d explication: dans le cadre de la présente réglementation de l isolation, il y a changement d affectation dès qu un bâtiment existant reçoit une nouvelle affectation en tant que bâtiment à usage d hébergement, à usage de bureaux ou scolaire. Exemple: un étage est ajouté au-dessus d un bâtiment à usage de bureaux existant, pour ensuite aménager des appartements dans tout le bâtiment. Un tel bâtiment connaît un changement d affectation: alors que le bâtiment remplissait initialement une fonction de bureaux, avec l exécution des travaux, il acquiert une nouvelle affectation en tant que bâtiment à usage d hébergement. Dans le cas d une rénovation avec changement d affectation, la législation impose, d une part, une valeur maximale pour le niveau d isolation thermique globale de l ensemble du bâtiment (c est-àdire le bâtiment existant, y compris l étage supplémentaire). L architecte sera donc contraint d évaluer la qualité thermique des parois existantes et, si la législation le lui impose, de la revaloriser. Cette revalorisation (par exemple, une meilleure isolation des parois existantes et de nouvelles fenêtres et/ou vitrages) sera d autant plus importante que les travaux effectués sont conséquents. D autre part, les coefficients de transmission thermique des parois individuelles transformées (donc de l étage supplémentaire) doivent respecter des valeurs maximales. Cela vaut également pour la paroi commune entre l étage ajouté et le bâtiment existant. Les types de projets qui nécessitent un changement d affectation sont: > La transformation d un bâtiment industriel en lofts ou en bureaux > L installation d appartements aux étages supérieurs d un complexe commercial > L établissement d un bureau d études dans une maison mitoyenne Si un étage supplémentaire est ajouté au-dessus d un bâtiment de bureaux, mais qu il continue d avoir un usage de bureaux, il n est pas question de changement d affectation au sens du présent règlement et seules les valeurs maximales imposées aux valeurs k des différentes parois transformées doivent être respectées. Rénovation avec changement d affectation Contrairement aux deux autres Régions, les exigences relatives à la rénovation dans la Région de Bruxelles-Capitale dépendent de l ampleur des travaux effectués. Le législateur a tenu compte de l ampleur des travaux en faisant dépendre la valeur maximale imposée au niveau K de la superficie des parois et/ou éléments de paroi transformés. Pour des interventions telles que le remplacement du toit d une habitation, l exigence est beaucoup moins stricte que pour des interventions plus structurelles telles que le remplacement des quatre façades en béton de parement d un immeuble de bureaux. Cette exigence a été intégrée dans la formule suivante: Pour des bâtiments à usage d hébergement K A T /s Pour des bâtiments à usage de bureaux ou scolaires K A T /s Dans cette formule, A T est la surface de déperdition thermique totale du bâtiment, calculée selon la NBN B62-301, et s est la somme des superficies des parois et/ou éléments de paroi de la superficie de déperdition thermique du bâtiment, qui sont transformés ou reconstruits. 22

24 Les exigences que l on impose aux parois individuelles transformées sont les mêmes que dans le cas d une construction neuve (voir tableau 3). Rénovation sans changement d affectation En cas de transformation sans changement d affectation, les parois transformées doivent avoir uniquement une valeur k maximale. Dans ce cas également, les valeurs maximales du tableau 3 restent en vigueur. En résumé, les valeurs suivantes doivent être respectées: tableau 4 Nouvelle construction transformation Immeuble de logement K55 et k max K A T /s et k max Bureaux K65 et k max K A T /s et k max Ecoles K65 et k max K A T /s et k max 23

25 10m 4 Comment compléter le formulaire En raison de l amendement de l article 6 de l Arrêté du Gouvernement de la Région de Bruxelles-Capitale déterminant la composition du dossier de demande de permis d urbanisme, modifié par l arrêté du Gouvernement du 29 septembre 1994, à partir du 1 er janvier 2000, la demande doit être accompagnée du formulaire ISO1. Dans ce formulaire, l architecte doit évaluer le niveau global de l isolation thermique et les coefficients de transmission thermique des différents éléments de paroi. Vous trouverez un exemplaire vierge de ce formulaire à la fin de cette brochure. 4.1 Données administratives et déclaration de l architecte et du maître de l ouvrage Tant pour la construction d un nouveau bâtiment à usage d hébergement, de bureaux ou scolaire que pour sa transformation, l architecte doit remplir le formulaire ISO1. Selon la nature des travaux, l architecte responsable du projet calculera le niveau d isolation thermique globale et/ou les coefficients de transmission thermique maximaux des parois individuelles. Par ce formulaire, l architecte prouve que son projet est conforme aux exigences imposées dans le Titre V du Règlement régional d urbanisme. Le maître de l ouvrage prend connaissance de cette déclaration et déclare les travaux conformes au règlement d isolation, par l apposition de sa signature. Les infractions aux règles énoncées par cet arrêté sont sanctionnées conformément au titre V Des infractions et des sanctions de l ordonnance du 20 août 1991 organique de la planification et de l urbanisme, modifiée par les ordonnances du 30 juillet 1992, du 15 juillet 1993 et du 23 novembre Les peines peuvent aller des pénalités financières jusqu à l arrêt des travaux. 4.2 Les calculs à effectuer Les exemples qui suivent montrent comment le formulaire ISO1 doit être complété. Trois cas typiques seront traités: > Construction neuve > Transformation avec changement d affectation > Transformation sans changement d affectation Les formulaires complétés correspondant aux trois cas examinés sont insérés à la fin de la brochure. fig. 9 - Maison construite entre murs mitoyens 5m 24 10m Construction neuve Considérons une habitation unifamiliale composée d un rez-de-chaussée, d un premier et d un second étages, représentée schématiquement comme une poutre, avec une largeur de façade de 5 m, une hauteur de 10 m et une profondeur de 10 m. La superficie des fenêtres est de 10 m 2 à la façade avant et de 10 m 2 à la façade arrière. L habitation est construite entre murs mitoyens: d un côté, elle est attenante à une habitation existante, de la même profondeur et de la même hauteur. En attendant que l habitation de l autre côté soit construite, l autre façade latérale est recouverte d un bardage isolant (typiquement constitué de maçonnerie lourde, d une couche d isolation et d un recouvrement d ardoises)

26 Le niveau d isolation thermique globale Le calcul du niveau d isolation thermique globale se fait selon la méthode de la norme belge NBN B Les pages 2 et 3 du formulaire ISO1 constituent un fil conducteur pour ce calcul. Délimitation du volume protégé Premièrement, l architecte délimite le volume protégé. Ce volume comprend tous les espaces qui sont chauffés directement ou indirectement et qui sont thermiquement isolés de l extérieur, du sol ou d espaces voisins non à l abri du gel. Dans ce bâtiment la cave et le grenier font défaut, un espace de circulation non chauffé comme le hall fait bien partie du volume protégé. Le volume protégé coïncide dans notre cas avec le volume du bâtiment: V = 5 x 10 x 10 = 500 m 3. Détermination de la superficie de déperdition La deuxième étape consiste à déterminer la superficie de déperdition. Le plancher, le toit, les façades avant et arrière, les fenêtres et les portes, font inévitablement partie de la superficie de déperdition thermique. Il en va autrement des deux façades latérales: l une est un mur commun entre deux habitations et ne fait donc pas partie de la superficie de déperdition. Elle constitue en effet une séparation entre le volume protégé d une habitation et celui de l autre habitation. L autre mur constitue, dans l attente de la construction de l autre habitation contiguë, un mur de séparation entre le volume protégé et l ambiance extérieure. Pour le calcul du niveau K, cette paroi ne fait néanmoins pas partie de la superficie de déperdition thermique. Calcul des déperditions thermiques de l enveloppe du bâtiment Les différentes parois et/ou éléments de paroi de la superficie de déperdition peuvent ensuite être classées dans l une des onze rubriques de la première colonne à la page 2 du formulaire ISO1. Fenêtres et portes vitrées tombent sous la rubrique 1 Parois de séparation translucides, fenêtre, coupole, tabatière et les portes pleines tombent dans la 2 e rubrique Portes extérieures. Les façades avant et arrière sont classées dans la rubrique 3 Murs extérieurs, le toit plat isolé, dans la rubrique 4 Toitures ou plafonds supérieurs en dessous des espaces non protégés du gel. Si la maison compte une cave, le plancher peut être considéré comme un Plancher au-dessus d espaces voisins à l abri du gel (rubrique 7); s il s agit d un vide sanitaire très ventilé, il faut classer le plancher dans la rubrique 6 Planchers au-dessus d espaces voisins non à l abri du gel. Dans cet exemple, nous allons considérer qu il s agit d un plancher sur le sol. Aucune des deux façades latérales ne fait partie de la superficie de déperdition thermique. Elles ne sont pas intégrées dans le calcul du niveau d isolation thermique globale et ne doivent donc pas figurer dans ce tableau. On les retrouvera dans la rubrique 20 (voir plus loin pour les explications). 25

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