La toiture multifonctionnelle au service de la Construction durable O. Vandooren (CSTC) La reproduction ou la traduction, même partielles, des textes et illustrations de cette présentation n est autorisée qu avec le consentement écrit de l éditeur responsable Copyright CSTC 2010 1
Economie moyenne par habitation rénovée Echéances Réduction de l émission de CO 2 0% Economie de 20% Nombre d habitations ayant fait l objet de mesures d économie d énergie 0% 20% 40% 60% 80% 100% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 10% 20% 30% Copyright CSTC 2010 2
Economie moyenne par habitation rénovée 0% 10% Economie de 80% Nombre d habitations ayant fait l objet de mesures d économie d énergie 0% 20% 40% 60% 80% 100% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 20% 30% 66% 75% Priorité à la rénovation par l isolation thermique de l enveloppe des bâtiments existants Isolation thermique des logements Audit Compétence de l exécutant Il est donc important de confier ce travail à une personne compétente ou de se faire conseiller et contrôler par celle-ci Auteur de Projet Fabricant Maître d ouvrage Produit fini Auditeur énergétique Entrepreneurs Copyright CSTC 2010 3
Belle Voiture Fiable et sûre Confortable (ex: acoustique) Lumineuse Climatisée Faible consommation Peu polluante roule Toiture Esthétique Durable (stabilité - entretien hygrothermie) Confortable (ex: acoustique) Lumineux (ex: fenêtres de toit) Qualité de l air (ex: surchauffe) Bien isolée Ecologique (ex: énergie solaire) étanche Plus de confort DURABLE une notion complexe Confort visuel Confort acoustique Qualité de l air Confort thermique Copyright CSTC 2010 4
Isolation thermique des toitures Confort thermique 1. Choix de l isolant et de son épaisseur 2. Quid des produits naturels - PMR? 3. Quid du confort d été? 4. Mise en œuvre de l isolant 5. Ponts thermiques 6. Etanchéité à l air Copyright CSTC 2010 5
Epaisseur de l isolant Fonction des exigences Constructions neuves Umax (W/m²K) Rmin (m²k/w) K45 0,3 3,3 2010 R = d/ (m²k/w) Umax (W/m²K) Rmin (m²k/w) K15 0,1 10 Maisons passives 2017 Epaisseur de l isolant Fonction des exigences Constructions existantes VALIDITE: 10 ANS Copyright CSTC 2010 6
Epaisseur de l isolant Fonction de la nature et de la connaissance du produit R = d/ (m²k/w) Epaisseur de l isolant Fonction de la nature et de la connaissance du produit www.epbd.be www.cstc.be/go/ce Copyright CSTC 2010 7
Epaisseur de l isolant Fonction de la nature et de la connaissance du produit www.ubatc.be Epaisseur de l isolant Toitures inclinées R > R max = 3,33 m²k/w U < U min = 0,3 W/m²K Copyright CSTC 2010 8
Fraction bois ( bois = 0,12 W/mK) R > R max = 3,33 m²k/w U < U min = 0,3 W/m²K Fermettes ou chevrons de largeur 35 mm 0,12 MW (cm) 19 14 EPS (cm) 19 14 XPS (cm) 18 13 PUR (cm) 15 12 PF (cm) 18 11 CG (cm) 21 16 Perlite (plaques) Cellulose (plaques) Liège (plaques) Cellulose (soufflée) Fibres Fibres (Vrac) www.cstc.be 22 22 19 33 22 33 20 15 16 Isolation complémentaire R > R max = 3,33 m²k/w U < U min = 0,3 W/m²K Charpente traditionnelle ou chevrons de largeur 50 mm 0,20 MW (cm) 14 10 EPS (cm) 14 10 XPS (cm) 13 10 PUR (cm) 11 9 PF (cm) 13 9 CG (cm) 15 12 Perlite (plaques) Cellulose (plaques) Liège (plaques) Cellulose (soufflée) Fibres Fibres (Vrac) www.cstc.be 16 16 14 24 16 24 15 11 12 Copyright CSTC 2010 9
Epaisseur de l isolant Toitures plates Réglementation PEB U max = 0,3 W/m²K R min = 3,3 m²k/w R = d/ (m²k/w) R Toit = R int. + R (1) + R (2) + R (3) + R (4) + R (5) + R ext. + R cor (m²k/w) = 1/U Avec: R int = 0,13 m²k/w R ext = 0,04 m²k/w R cor = Facteur de correction (tolérances d exécution) = 0,1 m²k/w Epaisseur de l isolant Toitures plates U C = U + U U = U g + U f + U r U g : Majoration liée à la présence d interstices dans la couche d isolation (U g = 0 si pose conformément aux directives de l ATG) U f : Majoration dans le cas de présence de fixations mécaniques traversantes U r : Majoration dans le cas d une toiture inversée Copyright CSTC 2010 10
Epaisseur variable de l isolant Toitures plates Prise en compte de l épaisseur de la plus faible Calcul détaillé au moyen des formules proposées en annexe C de la NBN EN ISO 6946 Copyright CSTC 2010 11
Produits naturels = Produits écologiques? Déclaration environnementale (types I, II, III) Quid des PMR? Conclusions de l étude menée au CSTC Résistance thermique intrinsèque faible du PMR, du fait de sa faible épaisseur : 0,2 à 0,6 m²k/w Emissivité du PMR : 0,05 à 0,20 Posés de façon optimale, entre deux lames d'air non ventilées de 2 cm d'épaisseur, les PMR présentent, suivant leur type et le sens du flux thermique les traversant, une résistance thermique totale (résistance thermique intrinsèque du PMR + résistances thermiques des deux lames d'air) mesurée variant entre 1,0 et 1,7 m²k/w Equivalence avec une laine minérale de 4 à 6 cm d épaisseur (dans les conditions idéales) Copyright CSTC 2010 12
Application du PMR en complément d une isolation existante U > U max Application du PMR en complément d une isolation existante U < U max 0,3 W/m²K Copyright CSTC 2010 13
Confort d été Quid de l incidence de la couleur de la membrane? Rayonnement solaire incident Fraction du rayonnement solaire réfléchie Fraction du rayonnement solaire absorbée Diffusion par conduction vers l intérieur Copyright CSTC 2010 14
Couleur de la membrane d étanchéité Température au niveau de la membrane (Moyenne) Couleur de la membrane d étanchéité Incidence sur le flux thermique Quantité de chaleur entrant dans le bâtiment E = g x A x I(t) x dt (W) g: Facteur solaire (rapport entre l énergie transmise et l énergie solaire incidente) Membrane de couleur noir: = 0,95 g = x U/h e = 0,0121 (8 cm PUR) Membrane de couleur blanche: = 0,29 g = x U/h e = 0,0037 (8 cm PUR) Double vitrage (U = 1,1 W/m²K) sans coating réfléchissant: g = 0,65 Copyright CSTC 2010 15
Couleur de la membrane d étanchéité Exemple pratique Conclusions La couleur de la membrane d étanchéité a une incidence sensible sur la température de surface de la membrane elle-même La couleur de la membrane permet de réduire les gains solaires au travers de la toiture. En comparaison avec les gains solaires au travers des vitrages, ceux-ci restent cependant faibles, en particulier pour une toiture correctement isolée Des paramètres tels que l encrassement de la membrane auront également pour effet de limiter l incidence de la couleur sur les gains solaires au travers de la toiture En conclusion: L incidence de la couleur de la membrane sur les gains solaires au travers de la toiture sera d autant plus élevée que la surface de la toiture est importante et que cette dernière est peu ou pas isolée Confort d été/hiver Quid des toitures vertes? Profils de température de la membrane d étanchéité en période hivernale Profils de température de la membrane d étanchéité en période estivale Rayonnement infrarouge de la membrane Copyright CSTC 2010 16
Confort d été/hiver Quid des toitures vertes? Hiver Complément apporté faible pour les toitures extensives (épaisseur de substrat réduite + haute contenance en eau) Réduction des pointes de consommation possibles pour les toitures intensives (inertie thermique du substrat) substrat = 2 W/mK R (25 cm de substrat) = 0,13 m²k/w - U toiture 0,3 W/m²K R toiture 3,3 m²k/w Eté Résistance et inertie accrues en fonction de l épaisseur du substrat Réduction des apports solaires en fonction du type de végétation et de la densité de son feuillage Refroidissement naturel par effet d évapotranspiration (diminution de la température de l air sous la végétation) Copyright CSTC 2010 17
Mise en œuvre de l isolant Toitures inclinées Eviter la présence de lames d air dans le complexe-toiture Ne pas prévoir d espace délibérément ventilé entre la sous-toiture et l isolant thermique Choisir correctement le pare-vapeur et la sous-toiture et veiller à une mise en oeuvre adéquate Mise en œuvre de l isolant - Toitures plates Toiture chaude Toiture inversée Pare-vapeur sur un support continu Copyright CSTC 2010 18
Ponts thermiques Toitures inclinées (neuves) Isolation de l échelle de toit Copyright CSTC 2010 19
Ponts thermiques Toitures inclinées (rénovation) Avant Après Ponts thermiques Toitures plates Copyright CSTC 2010 20
Isolation thermique: Inutile sans étanchéité à l air Pare-Vapeur Etanchéité à l air Copyright CSTC 2010 21
Etanchéité à l air: Quid des risques de condensation interne? Toitures inclinées Se manifeste lorsque de l'humidité entre en contact avec une surface dont la température superficielle est inférieure à celle du point de rosée de l'air Toiture inclinée 4 conditions doivent être remplies 1. Source d'humidité 2. Transport d'humidité 3. Plan(s) de condensation 4. Séchage insuffisant Etanchéité à l air: Quid des risques de condensation interne? Classes de climat I-II-III IV Copyright CSTC 2010 22
Modes de transport de la vapeur Toitures inclinées Convection de l'air Les toitures à versants sont des constructions légères Etanchéité à l'air! Diffusion de la vapeur Choix du pare-vapeur en fonction de la classe de climat intérieur Plan(s) de condensation Généralement la sous-toiture Séchage insuffisant ex: Sous-toiture peu perméable et non capillaire X X X X X Copyright CSTC 2010 23
Pour éviter les problèmes de condensation interne Toitures inclinées 1. Système d étanchéité à l air performant 2. Choisir une sous-toiture très perméable à la vapeur (µd <= 0,5 m) et de préférence capillaire 3. Limitation des traversées du complexe toiture 4. Maintien d'un climat favorable dans les locaux (ventilation) 5. Privilégier les complexes de toiture "chaude" 6. Disposer d'un support continu (ex: Sarking) pour la pose de l'écran d'étanchéité à l'air et à la vapeur pour des climats intérieurs très humides (ex: Piscine) Etanchéité à l air: Au niveau de la sous-toiture? Traitement des percements? + Durabilité? Raccords entre lés/panneaux? Traitement des rives en noues? Pieds de versant? Copyright CSTC 2010 24
Etanchéité à l air: Attention aux détails 1. jonction de l'écran à l'air au pied de la toiture 2. jonction du versant et du pignon 3. jonction de l'écran à l'air avec les pannes 4. perforation de l'écran à l'air pour l'incorporation de spots 5. raccord de l'écran à l'air à la panne faîtière 6. perforation de l'écran à l'air par des conduits de capteurs solaires 7. perforation de l'écran à l'air par des conduits d'évacuation de fumée ou de ventilation 8. perforation de l'écran à l'air par des pièces de bois 9. raccord de l'écran à l'air à la périphérie d'une fenêtre de toit 10.raccord de l'écran à l'air à la périphérie d'une trappe de grenier Etanchéité à l air: Attention aux détails Assemblage des lés au droit d un pignon/cloison/ Au droit d un cloison à ossature bois doublée, la barrière d étanchéité à l air peut être collée au moyen d une bande adhésive Au droit d un pignon, la barrière d étanchéité à l air est de préférence collée sur une surface plane. Sur une maçonnerie non enduite, il y a lieu d utiliser un mastic épais (complété par une latte de fixation) Copyright CSTC 2010 25
Etanchéité à l air: Attention aux détails Assemblage des lés au droit d un pignon/cloison/mur de refend Exemple de traitement non étanche du raccord de la barrière d'étanchéité à l'air avec le pignon (un joint ouvert persistant entre le dernier chevron et la maçonnerie) Etanchéité à l air: Attention aux détails Assemblage des lés au droit des pannes La pose d une bande de raccord sur les pannes avant pose des chevrons permet de traiter le joint en parties courantes! Coordination! Copyright CSTC 2010 26
Etanchéité à l air: Attention aux détails Assemblage en pied de versant Le joint existant au raccord entre la sablière et le poutre de ceinture peut être rendu étanche au moyen de mastic souple Dans le cas d'une Toiture-Sarking, un traitement adéquat du pied de versant nécessite une bonne coordination des travaux Etanchéité à l air: Attention aux détails Raccord étanche au droit d un conduit Collage au moyen de bandes adhésives Sur un isolant rigide, la bande adhésive peut collée sur le pan de toiture (en exerçant une pression) Sur un isolant souple, la membrane d étanchéité à l air doit être découpée et collée sur le conduit Copyright CSTC 2010 27
Etanchéité à l air: Attention aux détails Raccord étanche au droit d un conduit Utilisation d un manchon préfabriqué et collage simultané au conduit et à la membrane d étanchéité Compatibilité des matériaux à vérifier au préalable Exemple de manchon confectionné in situ au moyen d un matériau similaire à celui de la barrière d étanchéité à l air Etanchéité à l air: Quid des risques de condensation interne? Toitures plates Se manifeste lorsque de l'humidité entre en contact avec une surface dont la température superficielle est inférieure à celle du point de rosée de l'air 4 conditions doivent être remplies Toiture plate 1. Source d'humidité 2. Transport d'humidité 3. Plan(s) de condensation 4. Séchage insuffisant Copyright CSTC 2010 28
Etanchéité à l air: Quid des risques de condensation interne? Classes de climat I-II-III IV Mode de transport de la vapeur Toitures plates Convection de l'air L étanchéité à l air des toitures plates (chaudes et/ou inversées) est généralement assurée par la membrane d étanchéité (! périphérie) Diffusion de la vapeur Choix du pare-vapeur en fonction de la classe de climat intérieur Copyright CSTC 2010 29
Plan de condensation Généralement la membrane d étanchéité (peu perméable à la vapeur) Séchage insuffisant Pas de condensation résiduelle Quantité de condensats max. fonction de la nature du matériau A proscrire Sur-refroidissement (convection d air extérieur) Toiture froide Convection d air intérieur Diffusion Copyright CSTC 2010 30
A proscrire Toiture froide A proscrire Isolation sous le plancher léger Difficulté d assurer la continuité de l écran d étanchéité à la vapeur compte tenu des différents raccords (percements, rives ) Copyright CSTC 2010 31
Isolation thermique complémentaire Rénovation Privilégier la pose de l isolant complémentaire sur la face extérieure de la toiture Nouvelle Isolation + Etanchéité Toiture inversée (si la capacité portante du support le permet) La résistance thermique de l isolant thermique complémentaire doit être suffisante (risque de condensation au droit de l ancienne étanchéité) La hauteur des relevés d étanchéité doit demeurer suffisante (min. 15 cm) Isolation thermique complémentaire Rénovation Transformation d une toiture froide en toiture chaude: Sol. 1 Membrane d étanchéité Isolation thermique de 5 cm d épaisseur (λ=0,037 W/mK) Pare-Vapeur E3 (ancienne étanchéité) Voligeage Vide non ventilé Isolation thermique de 5 cm d épaisseur entre les chevrons (λ=0,037 W/mK) Finition intérieure R = 3,048 m²k/w U = 0,31 W/m²K Infofiche Classe de climat intérieur III Copyright CSTC 2010 32
Isolation thermique complémentaire Rénovation Infofiche Simulation Glaser (diffusion) Condensation non résiduelle sous l ancienne étanchéité: 14 g/m²an Condensation non résiduelle au niveau du support de l ancienne étanchéité: 659 g/m²an Classe de climat intérieur III Isolation thermique complémentaire Rénovation Simulation Glaser (diffusion) Infofiche Objectifs Pas de condensation résiduelle OK Quantité maximale de condensats: 200 g/m² KO Copyright CSTC 2010 33
Isolation thermique complémentaire Rénovation Transformation d une toiture froide en toiture chaude: Sol. 2 Membrane d étanchéité Isolation thermique de 7 cm d épaisseur (λ=0,037 W/mK) Pare-Vapeur E3 (ancienne étanchéité) Voligeage Vide non ventilé Isolation thermique de 5 cm d épaisseur entre les chevrons (λ=0,037 W/mK) Finition intérieure Infofiche R = 3,589 m²k/w U = 0,266 W/m²K Classe de climat intérieur III Isolation thermique complémentaire Rénovation Infofiche Simulation Glaser (diffusion) Condensation non résiduelle au niveau du pare-vapeur: 148 g/m²an Classe de climat intérieur III Copyright CSTC 2010 34
Isolation thermique complémentaire Rénovation Simulation Glaser (diffusion) Infofiche Objectifs Pas de condensation résiduelle OK Quantité maximale de condensats: 200 g/m² OK Isolation thermique complémentaire Rénovation Conclusions La température superficielle au droit du pare-vapeur (ancienne étanchéité) ne doit pas être trop faible Infofiche La résistance thermique de l isolant situé au dessus du pare-vapeur doit être supérieure à celle de l isolant situé en dessous Par défaut (en l absence de calcul): R isolant sup. = 1,5 x R isolant inf. R = d/ (m²k/w) d isolant sup. = 1,5 x d isolant inf. Même isolant d isol. sup. = 1,5 x d isol. inf. x isol. sup. / isol. inf. Isolant différent Copyright CSTC 2010 35
Plus de confort une notion complexe Confort visuel Confort acoustique Qualité de l air Confort thermique Qualité de l air: Plus de confort avec moins d énergie Qualité de l air Réglementations thermiques régionales NBN D 50-001 (sous P 50 Pa) - Système mécanique à double flux: 3 m³/(h.m²) - Système mécanique à double flux avec récupérateur de chaleur: 1 m³/(h.m²) Copyright CSTC 2010 36
Qualité de l air: Plus de confort avec moins d énergie Qualité de l air Réglementations thermiques régionales NBN D 50-001 La prise d air frais est trop proche de l évacuation de l air vicié Les odeurs des toilettes et cuisines sont directement réexpédiées dans les chambres et salon! Conclusions: Rôle de conseil du professionnel du secteur Isolation thermique Etanchéité à l air Ventilation adéquate des locaux 3 concepts indissociables Il est inacceptable de procéder à la construction d une toiture, au remplacement d une toiture existante ou encore à la pose de cellules photovoltaïques sans veiller au respect des exigences d isolation thermique d aujourd hui voire celles de demain Copyright CSTC 2010 37
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