Soirée d information CCB-C 20 octobre 2010

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1 Centre Scientifique et Technique de la Construction Soirée d information CCB-C 20 octobre 2010 Antoine Tilmans, ir Division Climat, Equipement et Performance Energétique CSTC - Centre Scientifique et Technique de la Construction Guidance Technologique Eco-Construction

2 Causes et conséquences Définition Déperditions thermiques Problèmes d humidité Bâtiments neufs : réglementation PEB Rénovation et ponts thermiques Techniques d isolation Quelques exemples pratiques 2

3 Causes et conséquences Définition Déperditions thermiques Problèmes d humidité Bâtiments neufs : réglementation PEB Rénovation et ponts thermiques Techniques d isolation Quelques exemples pratiques 3

4 Ponts thermiques : Endroits de l enveloppe où le transfert de chaleur se produit en 2 ou 3 dimensions. A ces endroits on a non seulement une perte de chaleur plus élevée, mais également une température de surface intérieure plus faible que les éléments adjacents pendant la période de chauffe. 4

5 2 types de ponts thermiques : - Ponts thermiques géométriques Angles, baies de fenêtres,... - Ponts thermiques structurels Colonnes, balcon, ancrages,... 5

6 Déperdition parois (1D) : Dépendent de : - valeurs U - surfaces - environnements + Déperdition ponts thermiques (2D ou 3D) : - jonctions entre les parois - interruption de la couche isolante A ib i U i l k b k ψ e,k + b l χ e,l W K surface k valeur U facteur lié à l environnement (cave, VV,etc.) k longueur dépedition linéique l déperdition ponctuelle 6

7 Densité de flux de chaleur q à travers une paroi homogène Θ i q Θ e q = U (Θ i - Θ e ) [W / m²] R si R 1 R 2 R 3 R 4 R se Coefficient de transmission thermique (valeur U) d une paroi U = 1 / R t [W / m² K] Résistance thermique totale (d ambiance à ambiance) R t = R si + ΣR i + R se [m² K / W] 7

8 valeurs Ψ et χ = facteur de correction du calcul de référence de la perte par transmission Coefficient de transmission thermique linéique Ψ e [W/mK] = terme de correction linéique du flux thermique, calculé suivant la référence unidimensionnelle et pour une différence de température de 1 K entre les environnements situés de part et d autre du nœud constructif linéaire Ψ e = Φ T 2D i Φ T e 1D W mk 8

9 T e à l aide d un calcul numérique. Q 2D Ψ e = Φ T 2D i Φ T e 1D W mk T i * Longueur nœud constructif = 1 m 9

10 Coefficient de transmission thermique linéique Ψ e [W/mK] = terme de correction linéique du flux thermique calculé suivant la référence unidimensionnelle et pour une différence de température de 1 K entre les environnements situés de part et d autre du nœud constructif linéaire SUR BASE DES DIMENSIONS EXTÉRIEURES T e Ψ e = Φ T 2D i Φ T e 1D W mk T i * Longueur nœud constructif = 1 m 10

11 Coefficient de transmission thermique linéique Ψ e [W/mK] = terme de correction linéique du flux thermique calculé suivant la référence unidimensionnelle et pour une différence de température de 1 K entre les environnements situés de part et d autre du nœud constructif linéaire Φ 1D-toit T e Ψ e = Φ T 2D i Φ T e 1D W mk T i Φ 1D-mur * Longueur nœud constructif = 1 m Φ 1D = Φ 1D-toit + Φ 1D-mur 11

12 Coefficient de transmission thermique linéique Ψ e [W/mK] = terme de correction linéique du flux thermique calculé suivant la référence unidimensionnelle et pour une différence de température de 1 K entre les environnements situés de part et d autre du nœud constructif linéaire Φ 1D-toit T e Ψ e = Φ T 2D i Φ T e 1D W mk T i Φ 1D-mur * Longueur nœud constructif = 1 m 12

13 CONSÉQUENCE De par leur dépendance Isolation à géométrie, extérieureles valeurs Isolation Ψ intérieure et χ ne sont pas à interpréter comme des valeurs U Des valeurs Ψ et χ peuvent être négatives Une petite valeur Ψ ou χ n annonce pas nécessairement un détail à pont thermique négligeable Exemples de valeurs pour une angle sortant (NBN EN ISO 14683) : Dimensions extérieures : Dimensions intérieures : 13

14 bâtiments avec permis de 1990 à 1993 sur base des plans valeurs psi par défaut (NBN B :1987) ÉTUDE SENVIVV ( ) Pour des bons détails : impact entre 2 et 4 points K Projet Koudebrug-IDEE 14

15 BISCO TRISCO KOBRA Therm HEAT2, etc. Liste de logiciels dans l Information Paper P198 du projet européen ASIEPI : 15

16 Ponts thermiques Températures superficielles et internes plus basses Risque de condensation augmente Problèmes d humidité 16

17 Air sec : % azote % oxygène Moins de 1% de gaz rares (Ar, Kr,...) et CO 2 (380ppm) Air humide : Air sec + vapeur d eau Caratérisé par : sa température son humidité relative (HR): mesure du rapport entre le contenu en vapeur d'eau de l'air et sa capacité maximale à en contenir à une température et une pression donnée. 17

18 Diagramme de l air humide Apparition de condensation dépend : - du climat intérieur (T et HR) - de la température au niveau du pont thermique Pont thermique : 10 C Air intérieur : 20 C 60% HR CONDENSATION : +-12 C 18

19 T e = 0 C τ 0,2 T T i = 0 i T T e e Critère pour les logements : τ 0,7 T i = 20 C T 0i = 15 C Pour d autres types de bâtiments le critère peut être différent... dépend du climat intérieur τ ,2 = = 0,75 OK! 19

20 Idem que pour les calculs de déperditions thermiques + MOIST MATCH WUFI LATENITE, etc. Il s agit de logiciel spécialisé pour les études hygrothermiques : pas limités aux ponts thermiques 20

21 Causes et conséquences Définition Déperditions thermiques Problèmes d humidité Bâtiments neufs : réglementation PEB Rénovation et ponts thermiques Techniques d isolation Quelques exemples pratiques 21

22 Exigences Résidentiel Bureau & école Niveau E 90 Niveau K Valeurs U max /R min Annexe IV Surchauffe I < Kh - Exigences de ventilation Annexe VI Annexe VII Installations techniques Annexe VIII! 3 exigences dépendent des pertes par transmission Prise en compte des noeuds constructifs par encore d application! 22

23 L Annexe Noeuds Constructifs détermine le terme H T junctions = transfert thermique par transmission à travers les nœuds constructifs pour une différence de température de 1 Kelvin entre les environnements intérieurs et extérieurs CONSÉQUENCE: Le transfert thermique total par transmission H T devient constructions junctions H T = H T + H T [W K] La modification de H T par addition de H T junctions influence : Le besoin en énergie pour le chauffage (niveau E) L indicateur de surchauffe Le besoin en refroidissement Le niveau K L annexe NC agit (via H T junctions ) sur chacun de ces 4 résultats! La réglementation PEB ne s intéresse qu aux aspects thermiques (pas les problèmes d humidité) 23

24 Par volume K, choisir 1 des 3 options ci-dessous : OPTION A Méthode détaillée L effet de tous les nœuds constructifs est pris en compte exactement, soit en 3D, soit en 2D Influence sur H T : correspond à ΔK variable OPTION B Méthode des nœuds PEB-conformes Un effort est fait pour répondre le plus possible aux prescriptions pour que les détails soient à pont thermique négligeable (règles de base, Ψ e,lim ), grâce à quoi un petit supplément forfaitaire suffit. Ce qui n y répond pas, est pris en compte séparément. Influence sur H T : correspond à 3 points K + ΔK variable OPTION C Supplément forfaitaire Aucun effort n est fait pour tenir compte de l influence des nœuds constructifs, avec pour conséquence une pénalité forfaitaire élevée. Influence sur H T : correspond à 10 points K 24

25 Par volume K, choisir 1 des 3 options ci-dessous : OPTION A Méthode détaillée L effet de tous les nœuds constructifs est pris en compte exactement, soit en 3D, soit en 2D Influence sur H T : correspond à ΔK variable OPTION B Méthode des nœuds PEB-conformes Un effort est fait pour répondre le plus possible aux prescriptions pour que les détails soient à pont thermique négligeable (règles de base, Ψ e,lim ), grâce à quoi un petit supplément forfaitaire suffit. Ce qui n y répond pas, est pris en compte séparément. Influence sur H T : correspond à 3 points K + ΔK variable OPTION C Supplément forfaitaire Aucun effort n est fait pour tenir compte de l influence des nœuds constructifs, avec pour conséquence une pénalité forfaitaire élevée. Influence sur H T : correspond à 10 points K 25

26 La déperdition thermique supplémentaire provoquée par les nœuds constructifs est prise en compte à l aide d un calcul numérique validé AU NIVEAU BÂTIMENT Calcul tridimensionnel de l ensemble du bâtiment Reste difficilement réalisable en pratique Ne sera pas encore implémenté dans le software AU NIVEAU NŒUD CONSTRUCTIF TOUS les nœuds constructifs sont pris en compte SÉPARÉMENT CHAQUE nœud constructif linéaire : Ψ e et longueur l CHAQUE nœud constructif ponctuel : χ e ~ Manière classique 26

27 Exemple d application : 27

28 Linteau de fenêtre maçonnerie > 1m Linteau de fenêtre maçonnerie < 1m Linteau de porte Côté de porte - maçonnerie Côté de porte cochère - maçonnerie Côté de fenêtre - bois Seuil de fenêtre Seuil de porte-fenêtre Seuil de porte Seuil de porte cochère Fondation maçonnerie Fondation mur bois Angle extérieur de murs Plancher EANC <> façade Rive de toit plat Cloison de combles <> façade Haut de mur maçonnerie <> toit incliné Haut de mur bois <> toit incliné Plancher de grenier <> façade bois Plancher de grenier <> façade maçonnerie Plancher de grenier <> toit incliné Plancher de grenier <> mur mitoyen Maçonnerie de façade <> finition bois Haut de façade <> toit incliné Mur extérieur <> mur mitoyen Toit incliné <> mur mitoyen Toit plat <> EANC Toit plat <> mur de butée Plancher de l EANC <> toit Plancher de l EANC <> mur montant Cloison de combles <> façade bois Toit de l EANC <> façade bois Toit incliné <> façade bois Cloison de combles <> toit incliné Raccord fenêtre de toiture Mur de l étage <> plancher du grenier Mur de l étage <> toit incliné Mur de l étage <> cloison de combles 28

29 OPTION A Méthode détaillée TOUS LES NŒUDS CONSTRUCTIFS à répertorier à mesurer en longueur à calculer ou valeur par défaut à encoder dans le logiciel Laborieux 206 mètres de nœuds constructifs à relever 55 longueurs à mesurer 39 Ψ et Χ à calculer en détail => encoder dans le logiciel Précis Supplément variable au niveau K Bons détails récompensés, Mauvais détails pénalisés 29

30 Par volume K, choisir 1 des 3 options ci-dessous : OPTION A Méthode détaillée L effet de tous les nœuds constructifs est pris en compte exactement, soit en 3D, soit en 2D Influence sur H T : correspond à ΔK variable OPTION B Méthode des nœuds PEB-conformes Un effort est fait pour répondre le plus possible aux prescriptions pour que les détails soient à pont thermique négligeable (règles de base, Ψ e,lim ), grâce à quoi un petit supplément forfaitaire suffit. Ce qui n y répond pas, est pris en compte séparément. Influence sur H T : correspond à 3 points K + ΔK variable OPTION C Supplément forfaitaire Aucun effort n est fait pour tenir compte de l influence des nœuds constructifs, avec pour conséquence une pénalité forfaitaire élevée. Influence sur H T : correspond à 10 points K 30

31 Dans cette option, les nœuds constructifs présents sont répartis en 2 sortes, chacune avec sa propre influence sur la perte par transmission Les nœuds constructifs PEB-conformes = les nœuds constructifs à pont thermique négligeable Sont pris en compte ensemble Supplément de 3 points au niveau K Les nœuds constructifs qui ne sont pas PEB-conformes = nœuds constructifs qui sont difficiles à résoudre/à calculer Sont pris en compte de manière classique Supplément variable au niveau K 31

32 Les nœuds constructifs PEB-conformes = les nœuds constructifs à pont thermique négligeable = nœud constructif - qui satisfait aux bonnes pratiques constructives, - qui entraîne peu de déperditions Pour la réglementation, c est un nœud qui satisfait: AUX RÈGLES DE BASE pour qu un détail soit À PONT THERMIQUE NÉGLIGEABLE et/ou À la condition Ψ e Ψ e,lim 32

33 Nœud PEB-conforme Il satisfait à une des RÈGLES DE BASE ou Il satisfait à Ψ e Ψ e,lim RÈGLE DE BASE 1 Épaisseur de contact minimale des couches isolantes RÈGLE DE BASE 2 Interposition d éléments isolants RÈGLE DE BASE 3 Chemin de moindre résistance 33

34 Les COUCHES ISOLANTES peuvent être en contact DIRECT d contact Epaisseur de contact de la couche isolante, mesurée entre les faces froide et chaude d 1 et d 2 Epaisseurs respectives de la couche isolante des deux parois qui se rejoignent EXIGENCE d contact ½ * min(d 1, d 2 ) 34

35 d 1 = 9 cm d contact 9/2 = 4,5 cm d 1 = 12 cm d 1 = 12 cm d contact 9/2 = 4,5 cm d 1 = 9 cm Brussel, 6 juli 2009 EXIGENCE L exigence est légèrement modifiée pour les jonctions avec chassis d contact ½ * min(d 1, d 2 ) 35

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39 Nœud PEB-conforme Il satisfait à une des RÈGLES DE BASE ou Il satisfait à Ψ e Ψ e,lim RÈGLE DE BASE 1 Épaisseur de contact minimale des couches isolantes RÈGLE DE BASE 2 Interposition d éléments isolants RÈGLE DE BASE 3 Chemin de moindre résistance 39

40 Les couches isolantes ne peuvent pas être en contact DIRECT, mais des ÉLÉMENTS ISOLANTS sont intercalés de telle sorte que la coupure thermique est conservée Les éléments isolants doivent répondre à 3 exigences pour que le détail soit un nœud PEBconforme 40

41 Exigence relative à la valeur λ λ 0,2W/mK ET Exigence relative à la valeur R R min (R 1 /2, R 2 /2, 2) ET Exigence relative à l épaisseur de contact d contact,i ½ * min(d insulating part, d x ) λ doit 0,2 W/mK Plusieurs matériaux avec λ 0,2 W/mK peuvent être considérés comme 1 élément isolant homogène! 41

42 Exigence relative à la valeur λ λ 0,2W/mK ET Exigence relative à la valeur R R min (R 1 /2, R 2 /2, 2) ET Exigence relative à l épaisseur de contact d contact,i ½ * min(d insulating part, d x ) R 1 R La résistance thermique R de chaque élément isolant ne peut pas être plus petite que la moitié de la plus petite des valeurs R 1 et R 2 R doit être mesuré PERPENDICULAIREMENT à la LIGNE DE COUPURE THERMIQUE R 2 LIGNE qui - relie 2 couches isolantes en passant à travers les éléments isolants - autant que possible // passe par la limite entre les couches isolantes et les éléments isolants 42

43 Exigence relative à la valeur λ λ 0,2W/mK ET Exigence relative à la valeur R R min (R 1 /2, R 2 /2, 2) ET Exigence relative à l épaisseur de contact d contact,i ½ * min(d insulating part, d x ) EXEMPLE R 1 R? R 1 = 0,20 m / 0,027 W/mK = 7,41 m 2 K/W R 2 = 0,15m / 0,027 W/mK = 5,56 m 2 K/W R plus grand ou égal à la moitié du plus petit R 2 R 5,56/2 = 2,78 m 2 K/W? Peut être limité à 2 m 2 K/W 43

44 Exigence relative à la valeur λ λ 0,2W/mK ET Exigence relative à la valeur R R min (R 1 /2, R 2 /2, 2) ET Exigence relative à l épaisseur de contact d contact,i ½ * min(d insulating part, d x ) Analogue à la RÈGLE DE BASE 1 CHAQUE raccordement i entre un élément isolant et une couche isolante, ou entre deux éléments isolants doit y satisfaire! 44

45 Exigence relative à la valeur λ λ 0,2W/mK ET Exigence relative à la valeur R R min (R 1 /2, R 2 /2, 2) ET Exigence relative à l épaisseur de contact d contact,i ½ * min(d insulating part, d x ) d insulating part d contact,1 d x = d 1 45

46 Exigence relative à la valeur λ λ 0,2W/mK ET Exigence relative à la valeur R R min (R 1 /2, R 2 /2, 2) ET Exigence relative à l épaisseur de contact d contact,i ½ * min(d insulating part, d x ) d insulating part d contact,2 d x = d 2 46

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51 Nœud PEB-conforme Il satisfait à une des RÈGLES DE BASE ou Il satisfait à Ψ e Ψ e,lim RÈGLE DE BASE 1 Épaisseur de contact minimale des couches isolantes RÈGLE DE BASE 2 Interposition d éléments isolants RÈGLE DE BASE 3 Chemin de moindre résistance 51

52 Chemin de moindre résistance = le plus court trajet entre l environnement intérieur, et l environnement extérieur ou un EANC, et qui ne coupe jamais une couche d isolant ou un élément isolant dont R min (R 1,R 2 ) p.ex. débordement plancher + façade R 1 Interior p.ex. Appui de fondation R 1 Interior R 2 Exterior R 2 Exterior Heat Idée de base : la chaleur cherche le chemin le plus facile = PAS à travers l isolant = CHEMIN DE MOINDRE RÉSISTANCE 52

53 Chemin de moindre résistance = le plus court trajet entre l environnement intérieur, et l environnement extérieur ou un EANC, et qui ne coupe jamais une couche d isolant ou un élément isolant dont R min (R 1,R 2 ) p.ex. débordement plancher + façade R 1 Interior p.ex. Appui de fondation R 1 Interior R 2 Exterior R 2 Exterior Heat On mesure la longueur l i du chemin de moindre résistance EXIGENCE La longueur l i 1 mètre 53

54 Chemin de moindre résistance = le plus court trajet entre l environnement intérieur, et l environnement extérieur ou un EANC, et qui ne coupe jamais une couche d isolant ou un élément isolant dont R min (R 1,R 2 ) p.ex. débordement plancher + façade R 1 Interior p.ex. Appui de fondation R 1 Interior R 2 Exterior R 2 Exterior Heat Si l exigence n est pas satisfaite, une isolation avec R min (R 1,R 2 ) doit être ajoutée pour augmenter la longueur! EXIGENCE La longueur l i 1 mètre 54

55 55

56 1. Mur existant. 2. Plancher isolé sur sol. 3. Isolation par l'extérieur du mur de façade. 4. Isolant thermique (XPS) fixé au mur enterré pour neutraliser le pont thermique au pied de façade. 5. Membrane drainante. 6. Panneau de protection mécanique résistant à l'humidité. 7. Drain et empierrement protégé à l'aide d'un géotextile. Source : 56

57 Nœud PEB-conforme Il satisfait à une des RÈGLES DE BASE ou Il satisfait à Ψ e Ψ e,lim RÈGLE DE BASE 1 Épaisseur de contact minimale des couches isolantes RÈGLE DE BASE 2 Interposition d éléments isolants RÈGLE DE BASE 3 Chemin de moindre résistance 57

58 A vérifier à l aide d un calcul numérique validé : - suivant NBN EN ISO par un fabricant, une base de donnée, un calcul personnel, etc 58

59 Par volume K, choisir 1 des 3 options ci-dessous : OPTION A Méthode détaillée L effet de tous les nœuds constructifs est pris en compte exactement, soit en 3D, soit en 2D Influence sur H T : correspond à ΔK variable OPTION B Méthode des nœuds PEB-conformes Un effort est fait pour répondre le plus possible aux prescriptions pour que les détails soient à pont thermique négligeable (règles de base, Ψ e,lim ), grâce à quoi un petit supplément forfaitaire suffit. Ce qui n y répond pas, est pris en compte séparément. Influence sur H T : correspond à 3 points K + ΔK variable OPTION C Supplément forfaitaire Aucun effort n est fait pour tenir compte de l influence des nœuds constructifs, avec pour conséquence une pénalité forfaitaire élevée. Influence sur H T : correspond à 10 points K 59

60 Causes et conséquences Définition Déperditions thermiques Problèmes d humidité Bâtiments neufs : réglementation PEB Rénovation et ponts thermiques Techniques d isolation Quelques exemples pratiques 60

61 3 techniques d isolation en rénovation 61

62 3 techniques d isolation en rénovation Isolation extérieure 62

63 3 techniques d isolation en rénovation Isolation extérieure Isolation par l intérieur 63

64 3 techniques d isolation en rénovation Isolation extérieure Isolation par l intérieur Remplissage de la coulisse 64

65 Plusieurs solutions possibles Bardage Systèmes d enduit sur isolant (ETICS) Systèmes spéciaux 65

66 C est la meilleure technique (quand elle est applicable)... Comportement hygrothermique favorable Ponts thermiques limités MAIS Raccord aux fondations Balcon Tous les éléments en saillie par rapport à la façade... 66

67 Quelques points d attention... Ok pour l étanchéité à l eau, mais le pont thermique n est pas résolu. 67

68 Quelques points d attention... NIT 209, CSTC,

69 Quelques points d attention... NIT 209, CSTC,

70 Quelques points d attention... NIT 209, CSTC,

71 Quelques points d attention... Balcons! 71

72 Comportement hygrothermique moins favorable Ponts thermiques (quasiment inévitables) : Planchers Murs de refend Connections avec les fenêtres... Souvent la seule solution! Mise en oeuvre délicate: Pare vapeur Étanchéité à l air Prévenir les mouvement convectifs... 72

73 Il faut également porter attention aux élements suivants : Canalisation électrique : prévoir espace technique et ne pas interrompre le pare vapeur Canalisation d eau : à l abri du gel! Support des radiateurs... réalisation pratique délicate... 73

74 industriel préfabriqué : isolant + plaque de plâtre collé sur le mur artisanal : isolation dans une osature 74

75 Mise en oeuvre : prévoir un retour contre la baie 75

76 Mise en oeuvre : solution pour les murs de refend 76

77 Point d attention : Encastrement d une poutre dans la maçonnerie : risque de pourrissement Solutions envisageables: L APPLICATION DE PRINCIPES DE LA MAISON PASSIVE EN REGION DE BRUXELLES-CAPITALE, CERAA pour l IBGE,

78 O. Henz, FHW architectes 78

79 Quelques exemples pratiques... 79

80 80

81 81

82 Plancher nervuré en béton calcul 3D 82

83 Situation dans le coin calcul 3D 83

84 Etude d un pont thermique dans un logement social Avec isolation plafond + isolation façade (5cm d ép. Sur 30cm de hauteur) Avec isolation au plafond (5cm ép. Sur 70 cm de large) Sans isolation ajoutée Τ = 0,63 < 0,51 Τ = 0,63 < 0,7 Τ = 0,75 > 0,7 84

85 Comme pour l isolation par l intérieur, différents ponts thermique sont difficilement évitables : Lintaux Planchers Retours de baie Corniche... Possibilité de les résoudre? Attention à la mise en oeuvre : contrôle nécessaire L impact hygrothermique est moins négatif que pour une isolation intérieure... 85

86 Correction d un pont thermique d une baie de fenêtre 86

87 Le risque de condensation superficielle n est pas augmenté! 87

88 Exemple de mise en oeuvre Bon remplissage : le linteau ne touche pas la brique de façade 88

89 Exemple de mise en oeuvre Linteau au dessus de la porte : pont thermique Mauvais remplissage sous la fenêtre 89

90 Merci pour votre attention! Questions? CSTC Guidance Technologique Eco-Construction Antoine Tilmans 02/