02 CHOIX DES MATÉRIAUX DURABLES 02-1 CARACTÉRISTIQUES DURABLES DES MATÉRIAUX UTILISÉS 02-1-1 Aperçu des matériaux utilisés Bâtiment existant (BE) Le bâtiment existant a été construit dans les années 60. Sa structure portante est en béton armé et en bon état, c est pourquoi elle est conservée en totalité. Actuellement, aucune des parois n est isolée thermiquement. Fondations Les fondations existantes sont conservées. Il n est pas nécessaire de les renforcer car le poids ajouté à l édifice est extrêmement faible. Murs extérieurs Les façades existantes avant et arrière sont rythmées verticalement par des colonnes en béton armé avec un entraxe de 5 mètres. Entre ces colonnes se trouve un remplissage : blocs de béton et briques de parement. Les colonnes présentent un débord de 40 cm par rapport au plan des briques. L isolation des façades existantes a fait l objet d une longue réflexion pour aboutir à une solution qui allie les différentes exigences : isolation thermique élevée, aspect de façade esthétique et coût raisonnable. Dans un premier temps, nous avons étudié des solutions à base de cellulose ou de fibres de bois mais ces matériaux entrainaient un surcoût élevé à cause du prix des matériaux et des impositions techniques (réalisation de caissons). Les façades existantes seront donc isolées à l aide de panneaux de polyisocyanurate rigide revêtu sur chaque face d une feuille d aluminium qui le rend parfaitement étanche. Les panneaux sont pourvus d un système d emboîtement à rainure et languette qui permet d éviter tout pont thermique. Etant donné l espace disponible ici (déport de la façade), la valeur lambda très intéressante du polyisocyanurate n est pourtant pas l élément qui a guidé le choix. Ce matériau a été choisi car :
- Très léger, il peut se fixer sur le parement en briques existant ; - Rigide, il peut être placé directement sur la façade (sans structure) ; - Grâce à son revêtement en aluminium, il n est pas nécessaire d ajouter un panneau ou une membrane pare-pluie (celui-ci aurait également nécessité une structure). Sur les façades avant et arrière, devant cette isolation thermique, sera placée une ossature bois fixée de colonne à colonne, afin de créer un plan de façade aligné sur la face extérieure des colonnes. Enfin, sur ces structures en bois, sera placé un parement en panneaux de laine de roche comprimée Rockwool Rockpanel. Ces panneaux disposent d une déclaration de produit environnemental (DPE) attestant qu ils sont reconnus comme les meilleurs de leur catégorie, avec une note A+/A pour diverses structures. Ils sont également certifiés ISO 14001. En fin de vie, les panneaux peuvent être réutilisés sans perte de qualité pour la fabrication de nouveaux produits à base de laine de roche. Les différentes étapes sont illustrées dans les croquis ci-dessous :
Le bardage a été soigneusement calepiné en fonction de la dimension des panneaux de façon à réduire au maximum les pertes (10%). De plus, un bardage constitue une solution flexible pour le futur puisque les panneaux peuvent être facilement démontés et remplacés. Etant donné la présence de l espace résiduel entre l isolant et les panneaux de façade, on pourrait même imaginer démonter les panneaux, ajouter un supplément d isolation (ou remplacer l isolation qui aurait mal vieilli) et replacer les mêmes panneaux.
Ce parement en panneaux descendra jusqu au niveau 0 du bâtiment existant. Les parties endessous (le soubassement) seront isolées via placement collé et chevillé de panneaux de polystyrène expansé graphité qui seront ensuite enduits d un crépis de soubassement. Les murs en contact avec le sol, ainsi que le plancher sur sol, ne seront pas isolés. En effet, l étude réalisée avec le logiciel PEB a permis de démontrer que l isolation de ces parois apporterait très peu d économies car elles profitent déjà de l inertie du sol. De plus, l isolation de ces parois nécessite des travaux coûteux et contraignants (refaire les finitions de locaux qui pourraient rester tels quels). Les locaux situés en sous-sol sont principalement des locaux de rangement et des laboratoires utilisés de façon ponctuelle. Murs intérieurs Les murs intérieurs sont conservés (sauf au niveau des WC qui deviennent locaux de rangement). Il s agit de murs en maçonnerie de béton plafonnée et peinte (couloirs, halls, bureaux) ou directement peinte (laboratoires, locaux techniques). Une nouvelle peinture sera appliquée sur ces surfaces (peinture avec label faible émission). Menuiserie extérieure Les châssis actuels ont été placés en 2009. Il s agit de châssis en aluminium à coupure thermique de marque Aliplast avec du double vitrage 1,1 (voir facture et documentation). Ces châssis seront conservés. Toits Le bâtiment est couvert par une toiture plate actuellement non isolée. Après démontage de la souche de cheminée (devenue inutile suite au remplacement de la chaudière par une pompe à chaleur), des cheminées de hottes non utilisées et des petits champignons de ventilation, des panneaux d isolation seront placés directement sur l étanchéité existante.
Pour l isolation de la toiture plate, c est une laine de roche qui a été choisie. Elle présente un bon compromis entre : - D une part la fibre de bois qui est un matériau naturel mais avec un prix élevé ; - D autre part le polyuréthane/polyisocianurate qui est un matériau issu de la pétrochimie mais avec un prix faible. La laine de roche est quant à elle un matériau minéral fabriqué à partir d un certain pourcentage de matériaux recyclés. De plus, elle est recyclable. Sur cette isolation sera placée une membrane TPO. Ce type de membrane a été choisi pour son bon placement dans la classification NIBE (classe 1a). La membrane sera fixée de façon mécanique (après vérification de la faisabilité via test d arrachement) afin de permettre un remplacement plus aisé qu une membrane collée. Extrait du NIBE Il n est pas possible de lester ni de végétaliser cette toiture car il s agit d un surpoids important qui pourrait ne pas être supporté par la structure existante (±100 kg/m²). Planchers Les planchers intérieurs (rez-de-chaussée et étage) sont conservés. Les finitions de sol existantes (carrelage) sont également conservées. En effet, il s agit de matériaux robustes qui peuvent encore durer de nombreuses années et qui conviennent bien pour les usages de locaux. Le plancher sur vide ventilé sera isolé via projection de polyuréthane par la face inférieure du plancher. Ce produit présente différents avantages : coût faible, insensibilité à l humidité (pas besoin de finition pour le protéger), très bon niveau d isolation. Menuiserie intérieure Les portes existantes sont pour la plupart constituées d une huisserie métallique avec un panneau en bois. Ces portes sont conservées. Escaliers et rampes Les escaliers existants sont en béton armé, avec des revêtements de marches en bois et des garde-corps en bois et acier. Ils sont en bon état et seront conservés. Finitions Il n y a pas de faux-plafonds au sous-sol. Les faux-plafonds du rez-de-chaussée et de l étage seront conservés, sauf dans les espaces de circulation où ils seront remplacés car les travaux à effectuer dans ces locaux sont plus importants (nouveaux gainages pour ventilation et chauffage). Les faux-plafonds existant étant des faux-plafonds modulaires, il est aisé de remplacer les appareils d éclairage et de modifier les systèmes de chauffage et de ventilation sans devoir remplacer les plafonds.
Les nouveaux faux-plafonds seront également du type modulaire, et donc facilement démontables pour accéder aux éléments techniques placés dans l espace technique. Ils sont par la même occasion facilement remplaçables. Le produit choisi est fabriqué à partir d un certain pourcentage de matière première recyclée (minimum 30%) et présente une classe d émission «M1». Comme déjà précisé ci-dessus, les finitions de sol existantes sont conservées. Au niveau des murs, les finitions des murs sont également conservées. Ils seront remis en peinture. La peinture choisie présentera un label «faibles émissions». Fondations Bâtiment neuf (BN) L extension sera construite sur un radier en béton armé. Le béton armé est fabriqué dans une centrale wallonne, à partir de matières premières provenant de Wallonie (impositions qui figureront dans le cahier des charges). Murs extérieurs La structure portante des murs extérieurs est une ossature bois. Les bois utilisés pour l ossature seront choisis avec un label d exploitation durable (FSC ou PEFC). De plus, ils seront non traités. En effet, l utilisation de la cellulose insufflée comme isolant permet l utilisation de bois non traité car elle contient du sel de bore qui va le préserver. Comme dit ci-dessus, les ossatures seront isolées à l aide de cellulose. Ce matériau est issu du recyclage de papiers journaux et il sera demandé au cahier des charges qu il soit fabriqué en Wallonie (il existe au minimum 2 usines à notre connaissance). L'ossature sera fermée côté intérieur par un panneau OSB qui assure à la fois le contreventement et l'étanchéité à l'air de la paroi. Côté extérieur, l'ossature sera fermée par un panneau de sous-toiture rigide en fibres de bois. Un chevronnage d'une épaisseur de 6 cm sera réalisé sur le panneau OSB et isolé à l'aide de matelas de fibres de bois. Cette "coulisse technique" permet de faire passer les techniques de faible diamètre (alimentations en eau, câbles électriques, etc.) mais également de placer les blochets électriques, tout cela sans percer la couche d'étanchéité à l'air (OSB). La finition intérieure sera réalisée par une double
couche de plaques de plâtre tandis que la finition extérieure sera un bardage en panneaux de laine de roche compressée (voir description bâtiment existant). Les panneaux de bardage sont calepinés de façon à limiter les déchets : les largeurs correspondent à une largeur ou une demi-largeur de panneau. Le bandeau en saillie des façades est couvert d un bardage bois. L essence de bois et le type de profil n est pas encore choisi mais il s agira de bois certifié FSC ou PEFC. Murs intérieurs Les murs porteurs à l intérieur du bâtiment seront réalisée en maçonnerie de blocs de béton afin d apporter un supplément d inertie thermique au bâtiment. Lors blocs porteront le label «Belblock» qui garantit une fabrication Belge. Les blocs de béton sont fabriqués à partir de matières premières abondantes et naturelles : - Sable et granulats (85%). En Belgique, ces matières sont présentes en abondance et sous toutes les formes, sortes et couleurs, ce qui signifie qu elles ne doivent pas être importées ou transportées sur de longues distances. - Ciment (9%). Il est exact que les fours à ciment consomment de grandes quantités d'énergie. Cependant, le ciment est mélangé à une proportion beaucoup plus grande de matériaux primaires, ce qui réduit l'empreinte écologique. - Eau (6%). Elle provient en général d'eau de pluie et rarement du réseau de distribution. De plus, le secteur du béton en général est très avancé en matière de recyclage. La quasitotalité des déchets de béton sont recyclés. Lorsqu une construction est démolie, le béton est concassé mécaniquement, il peut alors à nouveau être utilisé (en tout ou en partie) dans la fabrication de nouveaux blocs de maçonnerie. La maçonnerie en blocs de béton sera également utilisée pour les murs des locaux techniques qui nécessitent une résistance au feu directement atteinte avec les blocs de béton (contrairement à la structure légère qui demande un doublage des plaques de plâtre). Les maçonneries seront plafonnées et peintes. Les cloisons de séparation entre les bureaux, ainsi que les cloisons des locaux sanitaires, seront réalisées en ossature métallique, avec remplissage isolant (laine minérale) et deux plaques de plâtre de chaque côté (une plaque classique et une plaque acoustique). Ces cloisons seront placées sur le revêtement de sol et ne comporteront pas d équipement électrique, de façon à pouvoir être démontées pour modifier le cloisonnement avec un minimum de travaux. Le schéma ci-dessous illustre les différents types de parois verticales :
Menuiserie extérieure Le choix s est porté sur des châssis en aluminium à coupure thermique. En effet, ceux-ci présentent différents avantages : Toits - ils ne nécessitent aucun entretien ; - ils permettent d atteindre une valeur isolante élevée ; - ils présentent une durée de vie très longue. Les toitures plates sont également réalisées en bois, et seront de deux types : - pour la toiture principale, une toiture de type «compacte», c est-à-dire avec une isolation dans toute l épaisseur de la structure ; - pour la toiture verte (au 1 er étage), une toiture de type «combinée», c est-à-dire une isolation dans la structure et une isolation au-dessus du voligeage. La toiture compacte est isolée de la même façon que les façades, via remplissage de l ossature avec de la cellulose insufflée. Un frein-vapeur souple à diffusion variable sera placé sous la structure. Ce complexe de toiture peut fonctionner car la membrane sera réchauffée par les rayons du soleil, ce qui permettra une inversion du flux de vapeur d eau. Le système de toiture combinée a été privilégié pour la toiture verte car une toiture compacte pourrait conduire à des problèmes de condensation dans le complexe de toiture. L isolation est réalisée au moyen de panneaux de laine de roche (idem toiture existante) placés sur un pare-vapeur lui-même placé sur le voligeage. Une isolation complémentaire sous forme de matelas de laine de bois est placée dans le gîtage. Une membrane TPO (identique à celle du bâtiment existant) sera utilisée pour l étanchéité des toitures de l extension. Planchers
Au niveau du rez-de-chaussée, le radier sera isolé par-dessus à l aide d un polyuréthane projeté. Ce matériau peu couteux et insensible à l humidité permet de se passer d une chape d égalisation nécessaire dans le cas d une isolation à l aide de panneaux. Une chape de béton armé lissé sera coulée sur l isolant. La finition lissée de la dalle permet de ne pas placer de revêtement de sol (économie de matériaux), tandis que la grande masse du béton apporte de l inertie au bâtiment. La structure portante du plancher de l étage est en bois. Une chape classique sera coulée sur le voligeage en OSB, de façon à augmenter l inertie thermique de l étage. La sous-face du gîtage sera habillée de plaques de plâtres conférant à la structure la résistance au feu exigée. Le revêtement de sol des bureaux et couloirs de l étage sera un revêtement souple de type linoleum ou caoutchouc, revêtement résistant et confortable. Le cahier des charges exigera un produit disposant d un label de type I, d une certification ISO 14001 et d un label faible émission. De plus, il stipulera que la fixation des revêtements de sols souples doit se faire à l aide d une colle ayant une teneur en solvants comprise entre 0 et 5%. Dans les locaux sanitaires, aussi bien et rez-de-chaussée qu à l étage, c est un carrelage labélisé qui sera choisi, pour des raisons d entretien et de résistance. Menuiserie intérieure Les portes intérieures seront principalement des portes pleines avec huisseries et panneaux à base de bois. Une cloison vitrée entre le sas d entrée et le hall central permet un apport de lumière indirect et une communication visuelle. Une cloison translucide séparera le réfectoire du hall central afin d augmenter l apport de lumière au centre du bâtiment. Des cloisons mobiles permettront de diviser la salle de réunion en 2 ou 3 parties. Escaliers et rampes Les limons et les garde-corps seront en acier tandis que les marches seront en bois. Comme pour la structure du bâtiment, le bois utilisé pour les marches devra disposer d un certificat FSC/PEFC. Finitions Au rez-de-chaussée et à l étage, des faux-plafond placés permettront d apporter la qualité acoustique nécessaire aux locaux, mais également de créer un espace technique pour placer les gaines de ventilations, câblages électriques, et autres éléments techniques. Les faux-plafonds sont du type modulaire (idem bâtiment existant), facilement démontables pour accéder aux éléments techniques placés dans l espace technique. Ils sont par la même occasion facilement remplaçables. Le produit choisi est fabriqué à partir d un certain pourcentage de matière première recyclée (minimum 30%). Les murs plafonnés ou revêtus d une plaque de plâtre seront peints. La peinture choisie présentera un label «faibles émissions».