Centre Scientifique et Construction Technique de la en bois Comportement hydrique Ir. Stéphane Charron CSTC Namur, 30/05/2012
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 2 Dommages causés par l humidité Avis Techniques et Consultance Entretien et rénovation Gel Fissuration Règlement Attaques chimiques et biologiques Essais Autre Caractéristiques mécaniques Humidité Confort thermique Acoustique Aspect et tolérances
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 3 Dommages causés par l humidité Avec des incidences : La qualité de l air intérieur La performance thermique La durabilité des performances La pérénité de l ouvrage
Dommages causés par l humidité Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 4 La maitrise des transferts d humidité est essentielle Objectif : H bois < 20 %
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 5 Sources d humidité 1. Pluie 2. Remontées capillaires 3. Défaut de l étanchéité à l air, nœuds constructifs 4. Eau contenue dans les matériaux 5. Vapeur d eau Samuel Courgey => Impacts plus importants
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 6 Transfert de la vapeur d eau : principe Extérieur Intérieur T, HR, Pvap T, HR, Pvap
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 7 Transfert de la vapeur d eau : principe Extérieur Intérieur Risques faibles Si la ventilation des locaux est effective Si l étanchéité à l air est effective du côté intérieur T, HR, Pvap T, HR, Pvap
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 8 Transfert de la vapeur d eau : principe Extérieur Intérieur Risques faibles Si la ventilation des locaux est effective Si l étanchéité à l air est effective du côté intérieur T, HR, Pvap T, HR, Pvap
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 9 Gestion de la vapeur d eau dans les parois
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 10 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Air humide = air sec + vapeur (invisible) A température égale, la quantité de vapeur d eau contenue dans l air peut varier 20 C Condensation = transformation vapeur => eau liquide (visible) A une température correspond une quantité maximale de vapeur 100% humidité relative Saturation toute quantité supplémentaire de vapeur se condense
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 11 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Quantité de vapeur présente dans l air : pression de vapeur p [Pa] Diagramme de MOLLIER
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 12 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Condensation superficielle : = sur une partie de la construction lorsque le point de rosée de l air ambiant est supérieur à la température superficielle de cette partie de construction
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 13 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Condensation interne : = dans une construction lorsqu à un endroit quelconque de la construction la vapeur d eau se transforme en eau - Par diffusion - Par convection
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 14 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Condensation interne : = dans une construction lorsqu à un endroit quelconque de la construction la vapeur d eau se transforme en eau - Par diffusion : liée à une différence de pression de vapeur Extérieur Intérieur Pvapeur Int. Pvapeur Ext.
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 15 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Intérieur Extérieur 20 C 50 % HR -10 C 80 % HR
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 16 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Condensation interne : = dans une construction lorsqu à un endroit quelconque de la construction la vapeur d eau se transforme en eau - Par diffusion : liée à une différence de pression de vapeur pose d un pare-vapeur / solution constructive Extérieur Intérieur Pvapeur Int. Pvapeur Ext.
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 17 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Condensation interne : = dans une construction lorsqu à un endroit quelconque de la construction la vapeur d eau se transforme en eau - Par diffusion : liée à une différence de pression de vapeur - Par convection : liée à une différence de pression d air et de température étanchéité à l air
Gestion de la vapeur d eau dans les parois Condensation interne : = dans une construction lorsqu à un endroit quelconque de la construction la vapeur d eau se transforme en eau - Par diffusion : liée à une différence de pression de vapeur - Par convection : liée à une différence de pression d air et de température Le transport par convection donne lieu à une quantité d humidité beaucoup plus importante. Il faut donc toujours concevoir des parois étanches à l air Source : Zerihun Desta, Langmans et Roels Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 18
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 19 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Etanchéité à l air étanchéité à la vapeur d eau étanche à l air & à la vapeur d eau étanche à l air
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 20 Gestion de la vapeur d eau dans les parois Transport de vapeur par diffusion La diffusion résulte de la différence de concentration de vapeur et donc d une différence de pression de vapeur entre deux ambiances. La diffusion de vapeur au travers d une paroi composite s exprime par l équation simplifiée : q m x d ) x ( kg / m². s) avec : q m : densité du flux de vapeur N : constante de la diffusion de vapeur dans l'air 5,4. 10 9 s -1 p i et p e : pressions de vapeur intérieure et extérieure µ : coefficient de résistance à la diffusion d : épaisseur de la paroi p = Σ( µ i p e N q m Pi P e
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 21 Quels paramètres? µ : facteur de résistance à la vapeur d eau Indique dans quelle mesure un matériau s oppose, par rapport à l air, à la progression de la vapeur d eau Propre à chaque matériau Sans unité Sd : épaisseur de couche d air équivalente pour la diffusion de vapeur d eau Sd = µ x e (épaisseur) Caractéristique du produit mètre µ, Sd Perméabilité à la vapeur d eau
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 22 Quels paramètres? Matériaux Ep. µ (-) Sd (m) Sources Air (référence) 1 m 1 1 EN 12524 Plaque de plâtre 13 mm 4 à 10 0.05 à 0.13 EN 12524 OSB 1.2 cm 30 à 50 170 0.4 à 0.6 2 EN 12524 Divers Contreplaqué 50 à 250 EN 12524 Laine de verre 40 cm 1 0.4 EN 12524 Panneau de fibre de bois 1.2 cm 5 à 10 0.06 à 0.12 EN 12524 Cellulose (vrac) 20 cm 2 0.4 EN 12524 Brique 20 cm 10 à 16 2 à 3.2 EN 12524 Polyéthylène 0.15 mm 50 EN 12524 Intello 0.2 mm 0.25 à 10 Fabricant Vario Duplex 0.15 mm 0.2 à 5 Fabricant Bitume 4 mm 50000 200 EN 12524
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 23 Quels sont les paramètres influents? Type d isolant Climat extérieur Climat intérieur Paramètres physiques des matériaux Doublage d isolation int. et/ou ext.
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 24 Quels sont les paramètres influents? Climat intérieur Le climat intérieur détermine la pression de vapeur intérieure p i Dépend de la production d humidité dans le bâtiment
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 25 Quels sont les paramètres influents TR 14788:2006? Total: 5 14 kg/jour (ménage de 4 pers.)
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 26 Quels sont les paramètres influents? Climat intérieur
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 27 Quels sont les paramètres influents? Climat extérieur Le climat extérieur détermine la pression de vapeur extérieure Pe Température => diffusion de vapeur, zone de condensation Humidité relative => diffusion de vapeur, humidité intérieur Pluie battante, vent, ensoleillement, orientation => Qt eau, vitesse de séchage, T Pvap
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 28 Quels sont les paramètres influents? Climat extérieur Le climat extérieur détermine la pression de vapeur extérieure Pe Température => diffusion de vapeur, zone de condensation Humidité relative => diffusion de vapeur, humidité intérieur Pluie battante, vent, ensoleillement, orientation => Qt eau, vitesse de séchage, 30 C 20 C T Pvap
Quels sont les paramètres influents? Caractéristiques des matériaux Hygroscopicité de matériaux Capable de stocker et déstocker de l humidité lorsque l humidité de l air varie HR faible => fine couche d eau sur les parois HR => épaisseur de la couche absorbée HR => contact => vapeur d eau devient liquide «Permet de limiter l apparition d eau libre dans la paroi sous certaines conditions» Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 29
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 30 Quels sont les paramètres influents? Caractéristiques des matériaux Capillarité de matériaux Dépend de la porosité des matériaux (dimension et répartition des pores) Permet de répartir l eau de condensation, évitant de concentrer les problèmes d humidité
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 31 Comment gérer les transferts de vapeur? Sd intérieur >>>> Sd extérieur +++ ++ + - -- on empêche la migration de la vapeur on contrôle la migration de la vapeur
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 32 Comment empêcher la condensation? on empêche la migration de la vapeur avec un pare-vapeur 1.Bardage 2.Lattage extérieur 3.Pare-pluie 4.Montant d ossature 5.Isolation 6.Panneaux contreventement 7.Pare-vapeur 8.Lattage 9.Panneaux de plâtre Pare-vapeur : membrane bloquant la quasi totalité du flux de vapeur à travers la paroi. (Sd 10 à 15)
Comment empêcher la condensation? on empêche la migration de la vapeur avec un pare-vapeur Conception et mise en œuvre Avec une fente de 1mm pour 1m² d isolant, la quantité de vapeur d eau qui entre par jour dans la paroi est de 800g contre quelques grammes avec une pare-vapeur continu* * Source : Institut de physique du bâtiment - Stuttgart Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 33
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 34 Comment empêcher la condensation? on empêche la migration de la vapeur avec un pare-vapeur
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 35 Comment empêcher la condensation? on contrôle la migration de la vapeur par le choix des matériaux 1.Bardage 2.Lattage extérieur 3.Panneaux fibre de bois 4.Montant d ossature 5.Isolation cellulose 6.OSB (contreventement & frein-vapeur) 7.Lattage + Isolation 8.Panneaux de plâtre Frein-vapeur : membrane bloquant partiellement le flux de vapeur à travers la paroi. (Sd 10)
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 36 Comment empêcher la condensation? on contrôle la migration de la vapeur par le choix des matériaux Sd intérieur >>>> Sd extérieur +++ ++ + - -- France et Angleterre : Allemagne : Belgique : Sd int. = 5 x Sd ext Sd int. = 50 x Sd ext Sd int. = 6 à 15 x Sd ext
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 37 Comment empêcher la condensation? on maitrise la migration de la vapeur par le choix des matériaux Perméabilité de l OSB 30 < µ < 300 0.45 < Sd (15mm) < 4.5 # Ep. Materiau sd Condensat Temps à sècher m kg/m² % Jours 1 1,5 cm OSB 2,20-0,0 2 23 cm Cellulose 0,46-0,0 Bois (10% surf.) - 0,0 3 1,8 cm Fibre de bois 0,09-0,0 26,3 cm Total 2,95 0,0 0,0 0 OSB: μ=147
Comment empêcher la condensation? on maitrise la migration de la vapeur par le choix des matériaux Perméabilité de l OSB 30 < µ < 300 0.45 < Sd (15mm) < 4.5 # Ep. Materiau sd Condensat Temps à sècher m kg/m² % Jours 1 1,5 cm OSB 0,45-0,0 2 23 cm Cellulose 0,46 0.13 1.1 Bois (10% surf.) 11.50 0.13 0,0 3 1,8 cm Fibre de bois 0,09-2.8 2 26,3 cm Total 1,00 0,13 0,0 2 OSB: μ=30 Condensation: Mais <0.25 kg/m 2 p. année Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 38
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 39 Comment empêcher la condensation? on maitrise la migration de la vapeur par le choix des matériaux Perméabilité de l OSB assemblage 20 C & 50 % HR OSB 15 mm µ Sd Complet 61 0.90 Rainuré-langueté 62 0.90 Rainuré-langueté avec ruban adhésif 100 1.46 20 C & 75 % HR
Comment empêcher la condensation? on maitrise la migration de la vapeur par le choix des matériaux Panneau en fibre de bois avec fonction pare-pluie resté sans protection pendant une longue période : se charge d eau # Ep. Materiau sd Condensat Temps à sècher m kg/m² % Jours 1 1,5 cm OSB 0,45-0,0 2 23 cm Cellulose 0,46 0.56 4.5 Bois (10% surf.) 11.50 0.56 0,0 3 1,8 cm Fibre de bois 0,09-11 8 26,3 cm Total 1,0 0,56 0,0 8 OSB: μ=30 Panneau fibre de bois humide: λ = 0.4 W/(m 2 K) Condensation: >0.25 kg/m 2 p. année Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 40
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 41 Comment empêcher la condensation? on maitrise la migration de la vapeur par le choix des matériaux Frein-vapeur à diffusion variable : le µ de cette membrane varie avec l humidité relative.
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 42 Paroi Sol Toiture Paroi => toiture inclinée, sol sur vide ventilé toiture plate, sol sur terre plein ou béton
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 43 Toiture plate Règles d or Paroi Sol Toiture Limiter le taux d humidité dans la toiture Climat intérieur classe III Isolation thermique et frein de vapeur posée immédiatement l un après l autre Humidité du bois massif < 18% Pente de toit > 2% Mise en œuvre du frein vapeur impeccable Favoriser le séchage du complexe Isolant fibreux perméable à la vapeur d eau l étanchéité doit pouvoir être réchauffée (pas d ombrage, membrane foncée, pas de toiture verte, ) pas de finition étanche à la vapeur d eau du côté intérieure
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 44 Conclusion Pas de solution idéale => à analyser au cas par cas Bonnes connaissances des matériaux utiliser (performances initiales et à long terme, limites d utilisation) Longévité des systèmes mis en œuvre (membrane, tape, ) La mise en œuvre est très importante
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 45 Merci de votre attention
Comportement hydrique S. Charron 30/05/12 46 Contact Stéphane Charron avenue P. Holoffe 21 1342 Limelette Tél. 02-655.77.11 Fax 02-653.07.29 stephane.charron@bbri.be