Energie et construction Cycle technique 2014 Formations supportées par la Wallonie PARTIE 1 D.Langendries Division Energie et Bâtiment CSTC Isolation thermique des toitures inclinées Les Isnes 18 mars 2014 Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 4 Plan de l exposé 1. Evolutions de la réglementation 2. Notions de base 2.1. Calcul de la résistance thermique 2.2. Comportement hygrothermique du complexe 3. Matériaux 3.1. Ecrans à l air et à la vapeur 3.2. Sous-toitures 3.3. Isolants 4. Conception 4.1. Règles de base pour prévenir l humidité 4.2. Où placer l isolant? Isolation sur le plancher des combles Isolation par l intérieur Isolation par l extérieur Fenêtres de toiture Etanchéité à l air J.M. Rosten Cas de rénova on Ets Lechien Cas de rénova on Ets Maillien Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 5
1. Evolutions de la réglementation Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 6 EVOLUTIONS RÉGLEMENTAIRES: BÂTIMENTS RÉSIDENTIELS NEUFS Niveau Ew PEB+++ Niveau K VENTILATION Valeurs U max 1973 crise pétrolière K70 Be 500 1985 1996 K55 Be 450 Ventilation Confort d été 2008 K45 Vent. (An.V) U max renf. 2014 Idem + K35 + Umax renf+++ 2012 Idem + nœuds constructifs 2011 + U max renf++ 2010 K45 E w 80 E spec 130 U max renf+ Surchauffe K45 Ew100 E spec 170 U max renf+ Surchauffe Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 7
Evolutions futures? 1985 K70 1996 K55 2008 K45 2010 K45/E w 100 2011 K45/E w 80 2012 K45/E w 80/nœuds const. 2014 K35/E w 80/nœuds const. EPBD Recast 01/01/2021: Near zero energy building E20? Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 8 Isolation thermique Evolution réglementaire application à la toiture 2006 1975 Epaisseur d isolation thermique croissante Prise en compte des discontinuités de l isolation thermique Fraction bois Fixations mécaniques 2014 Année Epaisseur de l isolant [cm] Umax [W/m²K] 1985 ~8 0.6 1996 ~10 0.4 2015 2008 ~12 0.3 2010 ~15 0.3 + fraction bois 2012 ~17 0.27 2014 ~20 0.24 Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 9
Primes RW - rénovation Isolation du toit (max 100m²) 3,5 R < 4 [m²k/w] 5 /m²(mo)/10 /m² (Ets) 4,0 R [m²k/w] 8 /m²(mo)/13 /m² (Ets) http:\\energie.wallonie.be U=1/R T [W/m²K] R = 4.0 m²k/w U=0.25 W/m²K R = 3.5 m²k/w U=0.28 W/m²K R = 2.0 m²k/w U=0.50 W/m²K R = 1.5 m²k/w U=0.67 W/m²K Isolation des murs (max 120m²) Par l intérieur 1,5 R [m²k/w] 20 /m² Post-isolation murs creux 1,5 R [m²k/w] 10 /m² Par l extérieur 2,0 R < 3,5 [m²k/w] 30 /m² 3,5 R [m²k/w] 50 /m² Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 10 2. Notions de base 2.1. Calcul de la résistance thermique Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 11
Isolation thermique Résistance thermique totale d une paroi plane R t R si d Rg Rnh ( Rcor ) U R se (Mise en œuvre) Résistance à l'échange par conduction Résistance à l'échange par convection et radiation AGW, An.VII, 6 et 7 Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 12 Isolation thermique d une toiture à versants Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 13
Isolation thermique d une toiture à versants Varie selon conditions intérieures i ou extérieures e Fonction de la masse volumique: LM: 0,040 bois: 0,13 béton: 1,7-2,2 matériaux très bons isolants: <0,04 W/mK matériaux isolants: <0,065 W/Mk matériaux conducteurs: >2,4 W/mK Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 14 Isolation thermique d une toiture à versants Où trouver la valeur lambda? www.epbd.be MATERIAUX CERTIFIES (λ D ) ou Valeurs par défaut: AGW du 17.04.2008, An.VII (λ Ui ) Exemple : isolant PUR Certifié? Marque et type connus? λ D vs λ Ui [W/m.K] 0.026 0.035 Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 15
Chasser les étiquettes Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 16 Isolation thermique La toiture est une paroi HETEROGENE R nh d U U U,i. f i Hauteur Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 17
Isolation thermique La toiture est une paroi HETEROGENE Exemple de calcul: R tot =6.01m²K/W U=1/R tot =0.167W/m²K Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 18 Isolation thermique d une toiture à versants Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 19
Calcul avec logiciel PEB Toiture avec fraction bois COMPARATIF ENTRE CHEVRONS Cellulose/Fibre de bois Laine minérale lambda 0.039 0.032 hauteur chevron [mm] 70 150 230 TJI 240 TJI 350 70 150 230 RT [m²k/w] 2.13 3.57 4.97 6.34 9.23 2.35 3.95 5.5 U [W/m²K] 0.47 0.28 0.2 0.16 0.11 0.43 0.25 0.18 NB: Sous toiture = Fibre de bois 22mm Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 20 Calcul avec logiciel PEB Toiture sarking COMPARATIF SARKING 40 Fibre de bois PUR PUR+LM lambda 0.039 vis d7mm à 30 et 90 0.024 vis d7mm à 90 0.024 vis d7mm à 90 Epaisseur panneau [mm] 60 100 140 200 100 140 200 200 (+LM60) 200 (+LM150) Vis/m² 4.4 4.4 4.4 5.2 5.8 7.8 10.4 10.4 10.4 RT [m²k/w] 1.79 2.81 3.84 5.38 4.42 6.08 8.58 10.02 11.86 U [W/m²K] 0.64 0.41 0.3 0.22 0.31 0.24 0.19 0.16 0.12 NB1: sous toiture=membrane NB2: nb vis/m² à vérifier auprès du fabricant, projet par projet, selon la pente et la localisation du toit Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 21
La part de la toiture dans les déperditions 12,7% U moy toit 0,18 W/m²K K moy K31 Source graphiques: «CALE, précurseur de la PEB» Statistiques sur 426 maisons (2007-2009) Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 22 La part de la toiture dans les déperditions Tout dépend du niveau d isolation Niveau K K moy K129 Année Source: PAE Statistiques sur 5640 audits (27 avril 2009) Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 23
La part de la toiture dans les déperditions Source: CALE 2 Statistiques sur 426 maisons (sept.2007-déc.2009) K35-K45 répartition des déperditions énergétiques par types de parois 2.6% 12.3% répartition des déperditions énergétiques par types de parois (K15 K25) 2.5% 14.3% 17.8% 11.7% 27.0% 27.7% K15-K25 2.6% 36.4% 3.2% 41.9% fenêtre porte murs ext toiture plancher paroi EANC fenêtre porte murs ext toiture plancher paroi EANC K25-K35 K<K15 répartition des déperditions énergétiques par types de parois 13.6% répartition des déperditions énergétiques par types de parois 18.3% 16.5% 27.8% 11.4% 20.0% 48.1% Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 24 2.2% 1.4% 0.9% 36.4% 3.5% fenêtre porte murs ext toiture plancher paroi EANC fenêtre porte murs ext toiture plancher paroi EANC 2. Notions de base 2.2. Comportement hygrothermique du complexe toiture Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 25
Comportement hygrothermique Risques de condensation Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 26 Diagramme de Mollier Quantité de vapeur présente dans l air 9.3 C 100% 7.2g/kg Zone de confort 0 C 100% 3.8g/kg 20 C 50% 7.2g/kg Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 27
Condensation Où? Sur les zones les plus froides: Simple vitrage Ponts thermiques Parois «cachées»: derrière un lit, une armoire, derrière une trappe, ou dans les parois! Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 28 Comportement hygrothermique Migration de vapeur Transport de l air par diffusion : Des différences de pression de vapeur et des écarts de température entre l ambiance intérieure et extérieure peuvent induire une diffusion de vapeur au travers des matériaux de la toiture. mise en place d un écran pare-vapeur Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 29 29
Comportement hygrothermique Migration de vapeur Transport de l air par convection: Des différences de pression d air et/ou des écarts de température entre l ambiance intérieure et extérieure peuvent induire une migration de vapeur au travers des interstices ou des finitions intérieures non étanches à l air. mise en place d un écran étanche à l air NB: limite également les déperditions énergétiques! Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 30 30 2. Notions de base 2.3. Comportement hygrothermique - Paramètres d influence Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 31
Comportement hygrothermique Bloquer la migration de vapeur Empêcher la condensation Paramètres entrant en jeu: Le climat intérieur (classe I à IV) Le climat extérieur Les performances d étanchéité à l air et à la vapeur de l écran à l air et à la vapeur Les caractéristiques hygrothermiques des matériaux: écran à l air et à la vapeur (+ isolant) + sous-toiture La présence d humidité de construction Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 32 32 Comportement hygrothermique Classes de climat intérieur Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 33
Comportement hygrothermique Influence du climat extérieur!! Risque de condensation inversée Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 34 Un écran à l air et la vapeur, pour quoi? Réfléchir en termes de «COMPLEXE TOITURE» Bloquer la diffusion, mais aussi la convection Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 35
Un écran à l air et la vapeur, pour quoi? Réfléchir en termes de «COMPLEXE TOITURE» Eviter tout flux d air NB: Eventuelles autres fonctions : Améliore la résistance au vent Peut éventuellement servir d étanchéité provisoire (! vérifier état avant continuation des travaux) Empêche la pénétration d odeurs à l intérieur (solvants, bitume ) Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 36 Un écran à l air et la vapeur, comment? Qualifier la mise en oeuvre [NIT 25X à paraître] Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 37
Classe L0 Insuffisamment étanche à l air Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 38 Classe L0 Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 39
Classe L0 Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 40 Classe L1 Bonne étanchéité à l air Ecran continu, dans son plan et aux raccords avec les parois verticales Jonctions: Bandes rendues étanches par collage Raccords aux pannes réalisés par bandes d attente ou collés/pressés à la panne Percements: Fixations mécaniques (vis, ): pressées de manière permanente Agrafes: pontées par un tape Conduits (ventilation, cheminée, ) rendus étanches au moyen de manchons ou de pièces confectionnées sur place Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 41
Classe L1 Source images: Cifful Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 42 Classe L2 (= L1 + ) Etanchéité à l air validée (et améliorée) - Idem L1 - + mesure - + correction des fuites Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 43
3. Matériaux 3.1. Ecrans à l air et à la vapeur Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 44 44 Un écran à l air et la vapeur, lequel? Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 45
Les pare-vapeur et pare-air Les produits hygrovariables En hiver: pression de la vapeur dans les locaux généralement supérieure à celle régnant dans le complexe toiture création d un flux de vapeur se déplaçant de bas en haut le freine-vapeur doit être étanche à la vapeur En été: le flux de vapeur s inverse le freine-vapeur est perméable à la vapeur et permet un certain séchage de l éventuelle eau condensée au sein du complexe 11/03/2014 - Page 46 46 Un écran à l air et la vapeur, lequel? Produits hygrovariables Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 47
3. Matériaux 3.2. Sous-toiture Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 48 48 Une sous-toiture, pour quoi? Réfléchir en termes de «COMPLEXE TOITURE» Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 49
Une sous-toiture, pour quoi? Réfléchir en termes de «COMPLEXE TOITURE» Eviter tout flux d air Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 50 Une sous-toiture, comment? Pose bien jointive des lés ou panneaux Recouvrement suffisant (cfr NIT 240): Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 51
Une sous-toiture, comment? Eventuel collage des joints (! Durée de vie des tapes) Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 52 Une sous-toiture, laquelle? Toitures neuves S D 0.5m Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 53
Une sous-toiture, laquelle? Parfois, en rénovation S D > 0.5m Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 54 Quelle combinaison choisir? Réfléchir en termes de «COMPLEXE TOITURE» Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 55
Quelle combinaison choisir? Réfléchir en termes de «COMPLEXE TOITURE» S2: Sous toiture très perméable Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 56 Quelle combinaison choisir? Réfléchir en termes de «COMPLEXE TOITURE» S1: Validation étanchéité requise dès la classe de climat 3 Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 57
Quelle combinaison choisir? Réfléchir en termes de «COMPLEXE TOITURE» Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 58 3. Matériaux 3.3. Isolants Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 59 59
Les isolants Une variété de matériaux sur le marché Source figures: CIFFUL le point sur l isolation Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 60 Les isolants Source figures: CIFFUL le point sur l isolation Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 61
X X Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 62 Les isolants sont-ils pare-vapeur?!! La pose n est pas forcément jointive préférable, dans tous les cas, de prévoir un écran pare-air/pare-vapeur indépendant Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 63
Les isolants sont-ils pare-vapeur?!! Limiter les risques de condensation: Bien choisir les éventuelles combinaisons d isolants Bien positionner l écran à l air et à la vapeur Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 64 4. Conception 4.1. Règles de base pour prévenir l humidité Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 65
Prévention des risques d humidité Règles de bonne conception 1. Bien ventiler Rester en classe de climat 2 2. Choisir une sous-toiture perméable à la vapeur: 1. Privilégier sous-toitures S 2 (S D 0.05m) ou S 1 (0.05m<S D 0.5m) 2. Sous-toitures S 0 à ne garder qu en cas de rénovation partielle du toit 3. Bloquer la migration de vapeur - Placer un écran air/vapeur le plus continu possible classe d étanchéité L1, voire L2 4. Eviter toute circulation d air autour de l isolant 1. Eviter les exfiltrations et les infiltrations 2. Remplir l espace entre ST et PV 3. Ne pas créer de lame d air entre la sous-toiture et l isolant Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 66 Prévention des risques d humidité Règle 4: exceptions? Sous-toitures microperforées: Etanches, surtout si perforations obturées Possibilité de transfert d humidité capillaire vers l isolant (migration au droit des perforations de diamètre important) le mieux: ne pas utiliser de telles ST sinon: lame d air exceptionnellement autorisée Sous-toitures souples non tendues: Éviter qu elles ne soient repoussées vers le haut et touchent la couverture remplissage complet entre ST et PV déconseillé Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 67
----- EN PRATIQUE ----- Les secrets d une bonne Jean-Michel Rostenne Source dessin: CIFFUL le point sur l isolation /étanchéité à l air Cycle Energie et construction La toiture inclinée Les ISNES 18/03/2014 Page 68