Etude sur le calcul du potentiel de prévention des dégâts au bâtiment - Pro Clima
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Etude sur le calcul du potentiel de
prévention des dégâts au bâtiment
Etude d’isolations thermiques dans des constructions
en bois et en acier
Frein-vapeurs hygrovariables pro clima DB+ et INTELLO avec
hygrorégulation intelligente
Toits, murs, plafonds
France, Belgique, Suisse
été
Calcul de modélisation numérique du transport transitoire couplé de chaleur et de masse dans des parois de toiture et
hiver
de mur en respectant des conditions climatiques réelles et des transferts d‘humidité en phase liquide liquide
DB+
3 N T E L L O P L U S
INTELLO I
2
70/1,5
1
0 90
2 Etude sur le calcul du potentiel de prévention des dégâts au bâtiment
Etanchéité intérieure
www.proclima.comEtude sur le calcul du potentiel de prévention des dégâts au bâtiment 3
Etanchéité intérieure
Étude physique du bâtiment
1 Prévention des dégâts au bâtiment d’isolations 5 Belgique 18 Bibliographie
thermiques dans les constructions bois 4 5.1 Calculs pour la Belgique 18
1.1 Vue d’ensemble et introduction 4 5.2 Potentiel de prévention des dégâts au bâtiment [1] Déclaration de consensus du 2e
congrès international « Holz[Bau] Physik
1.2 Condensation - point de rosée - quantité de d’un toit à forte pente, Bruxelles, versant nord, » du 10 et 11 février 2011 à Leipzig,
condensation 4 pente du toit 40° 18
[2] Ten Wolde, A. et al.: « Air pressures in
1.3 Charges d’humidité de la construction 5 5.3 Potentiel de prévention des dégâts au bâtiment, wood frame walls, proceedings thermal
1.3.1 Charge d’humidité par diffusion 5 toits plats 18 VII. » Ashrae Publication Atlanta, 1999
1.3.2 Charge d’humidité par convection 6 5.3.1 Toit plat en gravier 18 [3] Communications IBP Mitteilungen 355 :
1.3.3 Humidité due à la construction même – 5.3.2 Toit plat végétalisé 19 « Dampf-diffusionsberechnung nach
Glaser - quo vadis? » [Calcul de diffusion
diffusion latérale 6 de vapeur selon Glaser – quo vadis ?]
1.3.4 Apport d’humidité important par les 6 Suisse 20
[4] Deutsche Bauzeitung ; numéro 12/89 ;
matériaux de construction 6 6.1 Calculs pour la Suisse 20 page 1639 et suiv.
1.4 Résumé des charges d’humidité 7 6.2 Potentiel de prévention des dégâts au
[5] DAB 1995 ; page 1479 ; numéro 8
bâtiment d’un toit à forte pente, versant nord,
2 Frein-vapeurs « intelligents » 8 pente du toit 40° 20 [6] Klopfer, Heinz ; Bauschäden-Samm-
lung [Collection de dégâts au bâtiment],
2.1 Assèchement de la des frein-vapeurs construction 6.3 Potentiel de prévention des dégâts au volume 11, Günter Zimmermann (éd.),
vers l‘intérieur de la construction vers l‘intérieur 8 bâtiment, toit plat en gravier 20 Stuttgart : Fraunhofer IRB Verlag, 1997
2.2 Fonctionnement de la résistance hygrovariable 6.4 Potentiel de prévention des dégâts au [7] Klopfer, Heinz ; ARCONIS : Wissen
à la diffusion 8 bâtiment, toit plat végétalisé 21 zum Planen und Bauen und zum Bau-
2.2.1 Certification du système hygrovariable 9 markt: Flankenübertragung bei der Was-
serdampfdiffusion [Connaissances desti-
2.2.2 Grande résistance à la diffusion en hiver 9 7. Influence de l’épaisseur de la couche d’isolation 22 nées à la planification et construction et
2.2.3 Faible résistance à la diffusion en été 9 au marché de la construction : diffusion
2.2.4 Profil de diffusion équilibré 10 8. Conclusions sur le potentiel de prévention des latérale en cas de diffusion de vapeur
d’eau] ; numéro 1/1997, pages 8 à 10
Construction neuve : période de séchage dégâts au bâtiment 22
(règle 60/2) 10 [8] H.M. Künzel ; Tauwasserschäden
im Dach aufgrund von Diffusion durch
Période de chantier : la valeur hydrosafe 9 Détermination de l‘aptitude à l‘emploi 23 angrenzendes Mauerwerk [Dégâts de
(règle 70/1,5) 10 9.1 Méthode d‘évaluation 23 condensation en toiture dus à la diffu-
sion par la maçonnerie adjacente] ; wksb
2.2.5 Sécurité maximale 10 9.2 Aptitude à l‘emploi des toitures inclinées (40°) 24 41/1996 ; numéro 37 ; pages 34 à 36
9.3 9.3 Aptitude à l‘emploi des toitures plates
[9] WUFI 2D 3.4 (Wärme und Feuchte
3 Détermination du potentiel de sécurité gravillonnées 24 instationär) [Flux de chaleur et d’humi-
d’une toiture 11 9.4 Aptitude à l‘emploi des toitures végétalisées 24 dité] ; logiciel informatique de calcul
3.1 Validation des parois par calcul 11 9.5 Conclusion de l‘aptitude à l‘emploi 24 du transport bidimensionnel couplé de
chaleur et d’humidité dans les éléments
3.1.1 Calcul selon Glaser 11 de construction ; Fraunhofer-Institut für
3.1.2 Calcul des transports combinés de chaleur 10 Diffusion latérale 25 Bauphysik ; infos sous www.wufi.de
et d’humidité 11 10.1 Résultats de la simulation bi-dimensionnelle 25 [10] DIN 4108-3 : Protection thermique
3.2 Définition du potentiel de prévention des 10.2 Conclusion sur la diffusion latérale 25 et économie d’énergie dans la construc-
dégâts au bâtiment 12 10.3 Cas des murs extérieurs 25 tion immobilière - Partie 3 : Protection
contre l’humidité conditionnée par le
3.2.1 Calcul du potentiel de prévention des dégâts climat – Exigences et directions pour le
au bâtiment (PPDB) 12 11 Recommandations de construction calcul et l’exécution, 11/2014
3.3 Toiture 12 11.1 Constructions 26 [11]EN ISO 13788 : Performance hygro-
3.3.1 Toit en pente 12 11.2 Parement intérieur 26 thermique des composants et parois de
bâtiments – Température superficielle
3.3.2 Toits plats 12 11.3 Pièces humides en permanence 26 intérieure permettant d’éviter l’humidité
3.4 Frein-vapeurs et autres facteurs 12 11.4 Constructions neuves: phase de séchage - superficielle critique et la condensation
3.5 Emplacements 12 règle 60/2 26 dans la masse – Méthodes de calcul,
05/2013
3.6 Facteurs d’influence sur le niveau du potentiel 11.5 Pièces humides dans les habitations 26
de prévention des dégâts au bâtiment 12 11.6 Période de chantier: valeur hydrosafe - [12] WUFI 6.1 pro (Wärme und Feuchte
instationär) [Flux de chaleur et
règle 70/1,5 26 d’humidité] ; logiciel informatique de
4 France 13 11.7 Sous-toiture 27 calcul du transport couplé de chaleur
4.1 Calculs pour la France 14 11.8 Toiture inclinée 27 et d’humidité dans les éléments de
construction ; Fraunhofer-Institut für
4.1.1 Zones climatiques influencées par le climat 11.9 Toitures plates et végétalisées 27 Bauphysik ; infos sous www.wufi.de
maritime (H1A, H2A à H2C) 14 11.10 Remarques complémentaires sur les
[13] Meteonorm ; Banque de données
4.1.2 Zones climatiques continentales (H1B, H1C) 14 domaines d’application 27 météorologique globale pour tout
4.1.3 Zones climatiques méditerranéennes (H2D, H3) 14 11.11 Toitures inclinées en altitude 28 endroit sur la terre ; Meteotest ; infos
sous www.meteotest.com
4.1.4 Evolution des températures 14 11.12 Murs 28
4.2 Potentiel de prévention des dégâts au bâtiment d’un 11.13 Assurance qualité [14] EN 15026 : Comportement ther-
mique et hygrotechnique de parties et
toit à forte pente, versant nord, pente du toit 40° 14 d’éléments de construction - évaluation
4.3 Potentiel de prévention des dégâts au bâtiment 12 Conclusion 28 du transfert d’humidité par simulation
toit plat en gravier 15 numérique, 07/2007
4.4 Toit plat végétalisé 15
… et l‘isolation est parfaite4 Principes
Etude sur le calcul du potentiel de prévention des dégâts au bâtiment
Physique du bâtiment
Prévention
Prévention des dégâts au bâtiment d’isolations
thermiques dans les constructions bois :
Une question de réserves de séchage et de la gestion intelligente de l‘humidité
Physique de l’humidité de l’air 1.1 Vue d’ensemble et immédiate, aussi la quantité condensat
introduction (cf. fig. 1 et 2).
En se refroidissant, l’air augmente relativement son taux De l’eau de condensation se forme à
d’humidité. Lorsque la température descend en dessous Notre étude décrit le calcul du potentiel chaque fois qu’un élément trop étanche à
du point de rosée, cette humidité se condense. Lorsque de prévention des dégâts au bâtiment la diffusion à l‘extérieur de la paroi se
le taux d’humidité relative de l’air ambiant est plus d’une construction avec un toit à forte trouve dans une ambiance de température
élevé, la température du point de rosée est plus élevé. pente, la manière dont ces dégâts inférieure au point de rosée. Autrement
➔ La condensation se forme plus tôt. apparaissent dans les structures d’isolation dit, il est défavorable de retrouver les
thermique et les moyens qui permettent éléments les plus étanches à la diffusion
de protéger efficacement les constructions d’une paroi multicouches à l’extérieur de
1. Physique de l’humidité de l’air à 50 % d’humidité contre ces dégâts. l’isolation thermique de cette paroi (plutôt
relative de l’air Les dégâts au bâtiment apparaissent que du côté intérieur). La situation
lorsque la charge d’humidité dans une devient problématique lorsque de l’air
construction est supérieure à sa capacité chaud peut pénétrer dans l’élément de
25
Teneur en eau max. absolue dans l’air [g/m3]
23,1 de séchage. Pour éviter les dégâts au construction par des flux convectifs;
20 bâtiment, on se concentre habituellement c’est-à-dire. suite à des défauts d’étan-
17,3 sur la réduction de la charge d’humidité chéité dans la couche à l’air de l’élément
15 zone de condensation dans cette paroi. Or, les constructions ne de construction.
12,9
ne peuvent pas être parfaitement Les éléments de construction ouverts à la
9,3
10 protégées de l‘humidité. diffusion sont ceux dont l’épaisseur de la
Les charges d’humidité par diffusion qui couche d’air équivalente (grandeur sd) est
5
6,15 g/m3 6,8 50 %
3,3 8,65 g/m3 sont prévisibles ne sont pratiquement inférieure à 0,50 m.
2,5 jamais la cause principale des dégâts au La grandeur sd est définie comme le
2,1
0
bâtiment. Généralement, ces derniers sont produit du coefficient de résistance à la
-10 -5 0 5 10 15 20 25
température [°C]
dus aux charges d’humidité non-prévues diffusion de vapeur (coeff. µ) en tant que
qui, en raison même de la construction, ne constante matérielle, et de l’épaisseur de
Dans des conditions climatiques standard (20 °C / 50 % peuvent être totalement exclues. Pour l’élément de construction exprimée en
d‘humidité relative de l‘air), le point de rosée est atteint à prévenir les dégâts au bâtiment et les mètre :
9,2 °C. Avec une température de l‘air extérieur de -5 °C, la moisissures, il faut donc se concentrer en
condensation est de 6,15 g/m3 d‘air. priorité sur la capacité de séchage d’une sd = µ x s [m]
construction. Cette étude compare
différentes configurations de paroi en Une valeur sd basse peut s’obtenir au
2. Physique de l’humidité de l’air à 65 % d’humidité fonction de leur potentiel de séchage. moyen d’un coefficient μ bas avec une
relative de l’air épaisseur de couche moyenne (comme
pour les panneaux isolants en fibres de
25
1.2 Condensation - point de bois) ou d’un coefficient μ élevé avec une
épaisseur de couche très réduite (cas des
Teneur en eau max. absolue dans l’air [g/m3]
23,1
rosée - quantité de conden-
écrans de sous-toiture).
20
17,3 sation La vapeur d’eau s’oriente en premier lieu
15 12,9 La couche d‘isolation thermique de d’après le coefficient μ, puis seulement
zone de condensation
9,3 l‘enveloppe du bâtiment sépare l’air d’après l’épaisseur de la couche du
10 intérieur chaud avec un taux d’humidité matériau de construction. Cela signifie
8,75 g/m3
élevé, de l’air extérieur froid avec une que la condensation apparaît plus
5 6,8 65 %
3,3 11,25 g/m3 humidité absolue réduite. rapidement avec un coefficient μ élevé
2,1 2,5 Lorsque, durant la saison froide, de l’air qu’avec un coefficient μ réduit.
0
ambiant chaud pénètre dans une paroi, En outre, il existe une différence faible de
-10 -5 0 5 10 15 20
température [°C]
cet air se refroidit au fil de son passage à pression de vapeur de part et d’autre d’un
travers cette construction. Il peut y avoir, écran de sous-toiture, en raison du
Pour un taux d‘humidité de l‘air ambiant plus eleve, de alors, condensation de la vapeur d’eau manque de différence de température et
65 %, le point de rosée est déjà atteint a 13,2 °C. contenue dans l’air. d’humidité (de part et d’autre de cet
Avec une température de l‘air extérieur de - 5 °C, la La formation d’eau liquide est due au écran). Cela explique pourquoi les dégâts
condensation est de 8,75 g/m3 d‘air. comportement physique de l’air humide : au bâtiment peuvent aussi apparaître avec
l’air chaud peut contenir davantage des écrans de sous-toiture ouverts à la
d’humidité que l’air froid. Lorsque le taux diffusion, lorsque le flux d’humidité est
d’humidité relative de l’air est plus élevé élevé dans la paroi.
(65 % dans les constructions neuves par Les écrans de sous-toiture à membrane
exemple), la température du point de monolithique non poreuse, comme les
rosée augmente et, conséquence écrans de la famille pro clima SOLITEX
www.proclima.comEtude sur le calcul du potentiel de prévention des dégâts au Principes
bâtiment 5
Physique du bâtiment
Prévention
MENTO, offrent ici des avantages. La 1.3 Charges d’humidité de la vingtcinq ans, des calculs de physique du
diffusion ne se fait pas passivement par construction bâtiment, lors de la commercialisation de
les pores, mais activement le long des la membrane pro clima DB+, avec une
chaînes moléculaires du film monolithique. Une humidification dans une structure valeur sd de 2,30 m.
La résistance à la diffusion de SOLITEX UD isolante, comme en toiture, peut avoir des Aujourd’hui, plusieurs physiciens du
et SOLITEX PLUS est variable. En cas de causes variées. D’une part, un défaut bâtiments reconnus du monde scientifique
risque de condensation, elle se réduit à d’étanchéité dans la couverture peut et professionnel considèrent que ces
moins de 0,02 m. L’écran permet alors un laisser pénétrer de l’eau. Il peut s’agir de parois étanches-étanches dans les
transport d’humidité extrêmement rapide grandes quantités d’humidité où l’eau constructions de toits plats (à l’intérieur,
et actif et protège idéalement la goutte dans l´habitation. De petites fuites pare-vapeur avec sd > 100 m ; à l’exté
construction de la condensation et des peuvent entraîner une humidification rieur, revêtement étanche à la vapeur) ne
moisissures. lente. Celle-ci s’accompagne souvent de la sont plus conformes aux règles de l’art.
Une fois que de l’eau s’est formée dans la formation de moisissures sur les matéri- Un consensus, publié en février 2011 suite
construction, le froid de l’hiver peut aux constitutifs de la construction. Mais au 2e congrès international « Holz[Bau]
occasionner la formation de givre voire de d’autre part, une charge d’humidité dans Physik » a fourni l’information suivante
glace en sous-face de l’écran de sous-toi- la construction peut aussi avoir des concernant les constructions à toit plat
ture. La glace est imperméable à la vapeur causes internes, à savoir : non ventilée avec structure bois :
d’eau et transforme alors l’ écran de les pare-vapeurs empêchent la rédiffusion
sous-toiture en pare-vapeur. Charge d’humidité prévisible : estivale qui est nécessaire au séchage de
Les parois, qui sont composées à • processus de diffusion l’apport d’humidité hivernal (qui résulte
l’extérieur par des éléments qui freinent, du transport de vapeur par convection,
ou même, empêchent la diffusion de Charge d’humidité non-prévue : due à des fuites résiduelles inévitables)
vapeur d’eau, sont bien plus critiques, en • la convection, c’est-à-dire le flux d’air [1]. Par conséquent, de tels éléments de
terme de physique du bâtiment, que les (défauts dans la couche étanche à l’air) construction peuvent être exécutés
parois ouvertes à l’extérieur à la diffusion. • un transport d’humidité dû à la uniquement avec une ventilation
Parmi les constructions étanches à la construction même (diffusion fonctionnelle ou avec des éléments de
diffusion, citons notamment les toits à latérale par maçonnerie adjacente) construction disposant de potentiels
forte pente avec sous-couverture • un apport d’humidité élevé par les d‘évaporation prouvés.
pare-vapeur (bandes bitumées par matériaux de construction mis en Cela devient possible grâce au choix d’une
exemple), les toits à couverture métalli- œuvre membrane d’étanchéité à l’air et frein-
que, les toits plats et les toitures • un manque de coordination du chantier vapeur appropriée côté intérieur de la paroi.
végétalisées. Au niveau de la couche En outre, des analyses effectuées en 1999
étanche à la diffusion, l’humidité 1.3.1 Charge d’humidité par [2] sur des murs extérieurs en Amérique
s’accumule dans la construction, diffusion du Nord montrent que même en cas de
entraînant l’apparition d’eau de conden- pose par un professionnel, l‘humidification
sation. Jadis on pensait que le risque de à travers un pare-vapeur occasionne une
sinistralité dû à l’humidité sera plus faible condensation d’environ. 250 g/m² par
en utilisant des matériaux avec une valeur période de condensation, due à des
sd importante côté intérieur de la paroi. phénomènes de convection. Cela
Autrement dit, l’utilisation de pare-va- correspond à une quantité d’eau de
peurs avec des résistances très élevées à condensation qui est diffusée à travers un
la diffusion empêcherait les dégâts au frein-vapeur avec une valeur sd de 3,3 m
bâtiment. Or, la réalité est différente, durant un hiver [3].
comme l’ont déjà montré, depuis plus de
Conclusion i
Même dans les constructions avec des pare-vapeurs dont les valeurs sd s’élèvent à 50 m, 100 m ou d’avantage, il y a, finalement,
tout de même, formation de quantités d’humidité considérables. Or les pare-vapeurs ne permettent aucune évaporation.
D’où la création de pièges à humidité.
… et l‘isolation est parfaite6 Principes
Etude sur le calcul du potentiel de prévention des dégâts au bâtiment
Physique du bâtiment
Prévention
Apport d’humidité dans la construction dû à des 1.3.2 Charge d’humidité par poreux.
défauts d’étanchéité dans le frein-vapeur convection Le flux d’humidité contourne pour ainsi
dire le film en PE (cf. fig. 4 et 5).
3. Quantité d’humidité apportée par convection Les quantités d’humidité transportées Au début, les faits firent l’objet d’une
dans la construction par convection, sont discussion controversée parmi les
-10 °C remarquablement plus importantes que physiciens du bâtiment, jusqu’à ce qu’en
par diffusion. La quantité d’humidité 1997, Künzel [8] démontre la diffusion
apportée par convection peut facilement latérale par des calculs du transport
être mille fois supérieure à celle apportée bidimensionnel de la chaleur et de
par diffusion. (cf. fig. 3). l’humidité à l’aide du logiciel WUFI 2D [9].
Une humidification par convection cause D’après ses calculs, l’humidité du bois
1m Fuge 11mm
Fente mm rapidement des dégâts au bâtiment dans au-dessus du mur de briques était montée
les parois composées de couches étanches à env. 20 % après un an (valeur limite
à la diffusion côté extérieur. maximale admissible), avant de grimper à
Mais en raison de leur grande charge 40 % après trois ans et à 50 % après cinq
14 cm
d’humidité, les quantités d’humidité ans.
+20 °C
1m apportées par convection peuvent aussi
devenir dangereuses pour des éléments de 1.3.4 Apport d’humidité important
Transport d’humidité construction ouverts à la diffusion à par les matériaux de construction
par frein-vapeur : 0,5 g/m2 x 24 h l’extérieur, surtout lorsque de l’eau de
par fente de 1 mm : 800 g/m x 24 h condensation s’y est formée. Lorsque des matériaux de construction
sont mis en œuvre avec une teneur en eau
Facteur de détérioration : 1 600 1.3.3 Humidité due à la construction initiale trop importante, il faut, pour
même – diffusion latérale préserver la construction, que cette
Conditions aux limites : humidité puisse à nouveau s’évaporer.
Frein-vapeur valeur sd = 30 m Dans la pratique, on a découvert des Même si de nos jours, l’utilisation de bois
Température intérieure = +20 °C dégâts au bâtiment qui ne s’expliquaient de construction préalablement séchés par
Température extérieure = -10 °C pas exclusivement par les processus de des moyens techniques s’est imposée, rien
Différence de pression = 20 Pa diffusion et de convection. Ruhe [5] et n’empêche une averse d’en augmenter
vent de force 2 à 3 Klopfer [6] ont attiré respectivement en l’humidité.
1995 et 1997 l’attention sur le problème
Mesures : Institut für Bauphysik, Stuttgart [4] de la diffusion latérale [7]. Un example : Une toiture avec des
chevrons de 6/24 cm espacés de e = 0,70
Composition de la structure : m comporte, par m² de couverture, 1,5
Toiture inclinée : Couverture, volige sous mètres linéaires de chevrons. A un taux
écran de sous-toiture bitumeuse, isolation d’humidité de 10 %, cette partie de
en laine minérale sur toute la hauteur des chevrons contient environ 1,1 litres d’eau.
chevrons , film synthétique en polyéthyléne
(PE) côté intérieur. Sèchement de la construction : La
Malgré une étanchéité à l’air parfaite, de norme allemande actuelle DIN 68800-2
l’eau gouttait en été au niveau des recommande que les éléments en bois qui
raccords de la membrane, sur les éléments ont pris de l’humidité pendant la phase de
de construction inférieurs. construction doivent être séchés pendant
Dans un premier temps, on a supposé que les premiers trois mois hors de la
c’était dû à l’humidité élevée générée par construction jusqu’à une teneur en eau
la mise en œuvre de certains matériaux inférieure à 20 %. Si l’humidité du bois
(teneur en eau initiale). est de 30 % au début, il faut, pour rester
Comme la quantité de gouttes d’eau en-deçà du seuil critique de 20 %
augmentait d’année en année, ce facteur d’humidité relative pour les moisissures,
fut exclu. pouvoir sécher 1,1 litres d’eau par m² de
Au bout de cinq ans, on décida d’ouvrir le toiture.
toit. Le voligeage était en grande partie Cet exemple de calcul s’applique aussi à
déjà pourri. un voligeage de 20 mm d’épaisseur. A un
La discussion porta alors sur l’apport d’hu- taux d’humidité du bois de 10 %, celui-ci
midité par diffusion latérale : de l’humi- contient environ 1,2 litres d’eau au m². A
dité pénètre dans le toit par les côtés du 30 % d’humidité relative au départ (qui
raccord latéral d’étanchéité à l’air, en n’est pas rare après un jour de pluie), il
l’occurrence par un mur de briques faut que 1,2 litres d’eau s’évaporent par
www.proclima.comEtude sur le calcul du potentiel de prévention des dégâts au Principes
bâtiment 7
Physique du bâtiment
Prévention
m² de couverture, pour rester en-deçà de 1.3.5 Résumé des charges Diffusion latérale
la limite de moisissure. En additionnant d’humidité
chevrons et voligeage, cela fait environ 4. Dégâts au bâtiment : apport d’humidité malgré
2,3 litres par m² de toiture. Les nombreuses possibilités d’apport en l’étanchéité à l’air du raccord et l’utilisation d’un
La quantité totale d’humidité est souvent humidité montrent que dans le bâtiment, pare-vapeur
sous-estimée. Dans la construction massive il y a toujours une charge d´humidité.
l’humidité contenue dans le bâtiment Pour construire sans occasionner de
neuf peut contribuer à augmenter dégâts et de moisissures, l’augmentation
fortement la teneur en eau des éléments des réserves de séchage et la régulation
bois. Si un film en PE étanche à la des apports d’humidité constituent une
diffusion se trouve alors sur le côté solution nettement plus efficace et plus
intérieur et un écran de sous- sûre que de se concentrer uniquement sur
toiture bitumé sur le côté extérieur d‘une une réduction maximale de la pénétration
construction de toiture isolée en caisson, d’humidité dans la construction.
des dégâts au bâtiment risquent d’appa-
raître rapidement.
Hygrorégulation intelligente – formule de sécurité i
Capacité de séchage > charge d’humidité = prévention des dégâts au bâtiment Construction étanche à l’air avec pare-vapeur en PE et
couche d‘enduit étanche à l’air, membrane bitumée de
Des dégâts au bâtiment peuvent seulement apparaître lorsque la capacité de séchage sous-toiture à l’extérieur
est inférieure à la charge d’humidité.
5. Cause de l’apport d’humidité : transport de
« Plus la réserve de séchage d’une construction est grande, plus la charge d’humidité l’humidité par le côté, ici par le mur
non-prévue peut être importante, tout en préservant la construction de dégâts au
bâtiment. »
Les constructions qui sont ouvertes à la diffusion à l’extérieur possèdent une plus
grande réserve de séchage que les constructions étanches à la diffusion à l’extérieur.
Apport d’humidité par diffusion latérale par le mur
adjacent
… et l‘isolation est parfaite8 Principes
Etude sur le calcul du potentiel de prévention des dégâts au bâtiment
Physique du bâtiment
Frein-vapeurs intelligents
Frein-vapeurs « intelligents »
Comportement de l’humidité dans la construction 2.1 Assèchement de la trouve pendant la période estivale au-delà
construction vers l‘intérieur de cette valeur seuil, le potentiel
Le flux de diffusion va se dirige toujours du côté chaud d’asséchement de la construction est
vers le côté froid. Conséquence : Une autre possibilité de séchage détermi- fortement réduit.
nante s’offre à l’élément de construction
En hiver : par l‘activation de la surface intérieure : 2.2 Fonctionnement de la
humidité importante côté extérieur de la paroi à chaque fois que la température résistance hygrovariable à la
extérieure de l’isolation est supérieure à
En été : sa température intérieure, le flux de diffusion
humidité importante côté intérieur de la paroi diffusion s’inverse et l’humidité présente La direction du flux de diffusion est
dans l’élément de construction migre vers déterminée par le gradient de pression
le côté intérieur. C’est déjà le cas durant partielle de vapeur d’eau. Cette pression
6. Principe de fonctionnement des membranes les jours ensoleillés au printemps et en dépend de la température et du taux
hygrovariables automne et plus fortement encore d’humidité de l’air à l’intérieur et à
pendant les mois d’été. Si la couche l’extérieur d’un bâtiment.
frein-vapeur et d’étanchéité à l’air était Si pour simplifier, on considère seulement
hiver été
env. 80%
humidité rel. de l’air
env. 70% alors ouverte à la diffusion, l’humidité la température, on constate que l’humi-
à l’extérieur
éventuellement présente dans la dité passe du côté chaud vers le côté
construction pourrait s’évaporer et sécher froid. En hiver, de l’intérieur vers
vers l’intérieur. Mais en hiver, un l’extérieur ; en été, de l’extérieur vers
frein-vapeur ouvert à la diffusion l’intérieur.
laisserait diffuser trop d’humidité dans la Des mesures prises dans des toits ont
env. 30 % humidité rel. de l’air env. 90%
dans l’isolant construction et causerait ainsi des dégâts montré que pendant la période hivernale,
au bâtiment. le frein-vapeur se situe dans une humidité
env. 50% humidité rel. de l’air env. 70 %
dans la pièce Avec l’utilisation de pare-vapeurs, la ambiante moyenne d’env. 40 %, en raison
construction semble a priori protégée du transport de l’humidité présente dans
env. 40% taux moyen d’humidité
environnante du frein-vapeur env. 80 %
contre l’humidité. Cependant, s’il y a un les caissons entre chevrons vers l’extérieur.
apport d’humidité par convection, En revanche, pendant la période estivale,
Schéma des taux d’humidité relative de l’air au niveau diffusion latérale ou des matériaux de l’humidité relative de l’air augmente au
du frein-vapeur, selon la saison construction très humides, un séchage niveau du frein- vapeur, en cas de
ultérieur vers l’intérieur en été n’est pas présence d’humidité dans la zone des
Humidité ambiante au niveau du frein-vapeur possible. Comme ces éléments de chevrons, et de l’eau de condensation
construction favorisent les pièges à peut même s’y former (cf. fig. 6).
• Hiver : humidité de l‘air réduite humidité, ils se sont vu retirer, dans le cas Les frein-vapeurs à résistance hygrovaria-
➝ le frein-vapeur hygrovariable est plus étanche de constructions à toit plat, le statut de ble à la diffusion sont plus étanches à la
à la diffusion conformité aux règles de l’art lors du 2e diffusion dans un environnement sec et
• Été : humidité de l‘air élevée congrès international « Holz[Bau]Physik » plus ouverts à la diffusion dans un
➝ le frein-vapeur hygrovariable est plus ouvert à la en février 2011 [1]. environnement humide.
diffusion La solution idéale est un frein-vapeur Depuis 1991, la membrane pro clima DB+
avec une résistance à la diffusion forte en a été posée sur des millions de m² et a
hiver et faible en été. Cela fait maintenant parfaitement fait ses preuves. Sa
7. Flux de diffusion des frein-vapeurs hygrovariables plusieurs années que ces frein-vapeurs « résistance à la diffusion peut atteindre
pro clima intelligents », à valeur sd hygrovariable, des valeurs sd variant entre 0,4 et 4 m.
ont fait leurs preuves. En 2004, la société MOLL bauökologische
Valeur WDD , perméabilité à la Ils modifient leur résistance à la diffusion Produkte GmbH a développé le frein-
Flux de diffusion vapeur d´eau, en g/m2 par semaine selon l’humidité relative de l’air ambiant. vapeur haute performance pro clima
en hiver en été Ainsi, par climat hivernal, ils sont plus INTELLO. Les membranes INTELLO, INTELLO
étanches à la diffusion et protègent la PLUS ainsi que INTESANA possèdent une
vers l’extérieur vers l’intérieur construction de l’humidité. valeur sd hygrovariable variant entre 0,25
Sens de diffusion direction direction Par climat estival, ils sont plus ouverts à et et plus de 25 m (cf. fig. 9).
sous-toiture frein-vapeur la diffusion et permettent un séchage vers Des essais concernant le fonctionnement
DB+ 28 175 l’intérieur de l’humidité éventuellement des membranes hygrovariables INTELLO et
présente dans la construction. Dans les INTELLO PLUS ont montrés que celles-ci
INTELLO conditions idéales en été la valeur sd est atteignent même des valeurs sd de 55 m.
INTELLO PLUS 7 560 nettement inférieure à 0,5 m – à partir de De cette façon la paroi sera protégé en
INTESANA celle-ci un matériau est considéré comme période hivernale contre toute humidifi-
ouvert à la diffusion (voir aussi DIN cation éventuelle par diffusion.
4108-3 [10]). Dès que la valeur sd se
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bâtiment 9
Physique du bâtiment
Frein-vapeurs intelligents
2.2.1 Certification du système à la ventilation mécanique, l’emploi est Comportement de la valeur sd des frein-vapeurs
hygrovariable accepté pour autant que la température
de consigne soit telle que l’écart de Plus la variabilité de la résistance à la diffusion est
Depuis 2011 le système d’étanchéité à l’air température entre l’intérieur et l’extérieur étendue entre l’hiver et l’été, plus la sécurité offerte
INTELLO et INTELLO PLUS est certifié par soit inférieur à 5°C. par le frein-vapeur est grande.
un Document Technique d’Application
(DTA) qui présente le même statut qu’un 2.2.2 Grande résistance à la 8. Comportement de la valeur sd avec un film en PE
Avis technique (ATEC). Créé à l’initiative diffusion en hiver
de l’État français , l’Avis Technique est une 60
prestation d’évaluation délivrée par la La résistance à la diffusion des frein-va- film PE
50
Commission Chargée de Formuler les Avis peurs INTELLO, INTELLO PLUS et INTESANA
40
Techniques (CCFAT), qui porte sur les a été développée de manière à ce que par
produits et procédés de construction climat hivernal, la membrane puisse avoir 30
innovants. Elle s’effectue via des Groupes une valeur sd supérieure à 25 m.
20
valeur sd [m]
Spécialisés (GS) qui formulent l’avis sous Résultat : en hiver, lorsque la pression
l’autorité de la CCFAT. L’Avis Technique/ d’humidité sur la construction est la plus 10
hiver été
Document Technique d‘Application consis- forte, les frein-vapeurs hygrovariables 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
te en une analyse exhaustive des précités ne laissent pénétrer presque pas humidité moyenne de l’air environnant [%]
capacités d’un produit/procédé/technique d’humidité par diffusion.
à être apte à l’usage et durable. Le fonctionnement de la résistance Film en PE : aucune
PE-Foliehygrovariabilité
Les DTA pour le système d’étanchéité à hygrovariable à la diffusion est indépen-
l’air de la membrane hygrovariable dant de l’altitude à laquelle se situe le 9. Comportement de la valeur sd avec les frein-vapeurs
INTELLO et INTELLO PLUS pour un procédé bâtiment. La propriété agit même durant pro clima
d’isolation a été validé par le GS 20 « les hivers froids et longs.
Produits et procédés spéciaux d’isolation » Dans le cas de constructions avec des 45
de la CCFAT pour une application en murs écrans étanches à la diffusion côté 40 INTELLO INTELLO PLUS
à ossature bois (DTA 20/15-340*01 Mod) extérieur, les membranes peuvent assurer 35
et pour une application en comble (DTA l’hygrorégulation et protéger efficacement 30 INTELLO / INTESANA
25 valeur sd 0,25 à > 25 m
20/15-341). les éléments de construction de l’humi-
20
Selon ces certifications le système dité. La valeur sd élevée constitue égale- hiver été
15
valeur sd [m]
d’étanchéité INTELLO et INTELLO PLUS est ment un avantage dans les toits ouverts à
10
à utiliser dans des locaux visés sont les la diffusion à l’extérieur, lorsqu’il s’agit 5 DB+
locaux à faible ou moyenne hygrométrie, d’empêcher la formation de givre et de 0
en neuf ou existant, résidentiel ou non glace (effet pare-vapeur) sur un écran de 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
résidentiel (locaux à usage courant), tels sous-toiture ouvert à la diffusion humidité moyenne de l´air environnant [%]
que les bâtiments d’habitation ou (cf. fig. 9).
bureaux, soumis à des sollicitations DB+ : hygrovariabilité moyenne
équivalentes aux: 2.2.3 Faible résistance à la INTELLO : très grande hygrovariabilité
· Locaux classés EA et EB selon e-cahier diffusion en été
CSTB 3567 et pour lesquels le niveau de 10. Nouvelle construction et phase de réalisation de
sollicitations correspond suivant la norme Par climat estival, la résistance à la travaux règles 60/2 et 70/1,5
NF DTU 25.41 (indice de classement diffusion peut tomber à une valeur sd de
5
P72-203), 0,25 m avec les membranes INTELLO.
hiver été
· Locaux classés EB+ privatifs sous réserve Résultat : un séchage rapide vers
4
de l’utilisation de plaques hydrofugées de l’intérieur de l’humidité éventuellement
type H1 et du respect des dispositions présente dans la paroi. Selon l’importance DB+
3 INTELLO INTELLO PLUS
prévues dans la norme NF DTU 25.41 du gradient de pression de vapeur, cela
(indice de classement P72-203). correspond à une capacité de séchage de Hydrosafe
2
> 1,5 m et < 2,5 m
Le procédé est compatible avec les 5 à 12 g/m2 de H2O par heure, soit env.
Valeur sd [m]
70/1,5
parements intérieurs courants à base de 80 g/m2 de H2O par jour ou 560 g/m2 de 1
plaques de plâtre cartonnées, panneaux H2O par semaine (cf. fig. 7).
de particules de bois ou lambris bois. Grâce à cette grande capacité de séchage, 0
Est inclus dans ce domaine d’emploi le les différents éléments constitutifs de la 50 60 70 80 90 100
Taux moyen d'humidité de l'air environnant [% ]
climat de montagne (altitude supérieure à paroi sèchent rapidement dès le printemps.
900 m). Pour cela il est important que les Valeurs sd minimales recommandées durant la phase de
Pour les locaux ponctuellement et membranes frein-vapeur avec une travaux, en cas d’humidité apportée par la nouvelle
temporairement rafraichis en période résistance variable à la diffusion possè- construction et dans les pièces humides des habitations
chaude par un système d’appoint associé dent une valeur sd nettement inférieure à
… et l‘isolation est parfaite10 Principes
Etude sur le calcul du potentiel de prévention des dégâts au bâtiment
Physique du bâtiment
Frein-vapeurs intelligents
0,5 m dans un milieu humide car, dans le A un taux d’humidité moyen de 60 % thermique) une valeur sd largement
cas contraire, les parois n’offrent pas de (70 % d’humidité de l’air ambiant et supéreure à 2 m, la membrane DB+
sécurité supplémentaire pour répondre à 50 % d’humidité au niveau de l’isolation atteind une valeur de 2 m.
des apports d’humidité imprévus. thermique), INTELLO, INTELLO PLUS et La persistance d’un taux d’humidité
INTESANA ont une valeur sd supérieure à 6 excessif de l’air intérieur pendant la phase
2.2.4 Profil de diffusion équilibré m. La valeur de la membrane DB+ est de construction nuit à tous les éléments
environ de 2,5 m. (cf. fig. 10). de construction du bâtiment et y provoque
A une époque où les étanchéités à l’air de une accumulation d’humidité qui devrait
l‘enveloppe du bâtiment s’améliorent et Période de chantier : la valeur hydrosafe pouvoir s’échapper de manière systéma-
s’accompagnent de taux d’humidité de (règle 70/1,5) tique et continue de l’ouvrage, par
l’air plus élevés dans les bâtiments neufs Durant la phase de construction, lors de ventilation au niveau des fenêtres. Des
en construction massive, la résistance à la l’application d’un enduit ou le coulage déshumidificateurs de chantier peuvent
diffusion joue un rôle important en cas d’une chape, il règne dans le bâtiment un être nécessaires (cf. fig. 10).
d’augmentation de l’humidité relative de taux d’humidité de l’air très élevé, parfois
l’air. supérieur à 90 %. 2.2.5 Sécurité maximale
Dans ces conditions d’humidité importan-
Constructions neuves : phase de séchage te résiduelle de chantier la protection des Le comportement « intelligent » des
(règle 60/2) constructions en ossature bois isolées est frein-vapeurs hygrovariables pro clima
Dans les nouvelles constructions et les décrite par la valeur Hydrosafe. Cette rend les structures d’isolation thermique
pièces humides (salles de bain, cuisines), valeur indique l’épaisseur de couche d’air très sûres (suivant toutefois le type de
le taux d’humidité ambiant grimpe équivalente (valeur sd) minimale d’un paroi et la situation), même en cas
facilement à environ 70 %, sous l’effet des frein-vapeur hygrovariable posé côté d’apport d’humidité imprévu dans la paroi,
travaux réalisés ou de l’occupation de intérieur de la construction comme par exemple en raison de conditions
l’habitation. La résistance à la diffusion membrane d’étanchéité à l’air pour que climatiques défavorables, de défauts
d’un frein-vapeur devrait être réglée de les éléments constructifs et l’isolant d’étanchéité, d’une diffusion latérale ou
manière à atteindre une résistance à la seront protégés suffisamment contre de la mise en œuvre de bois d’œuvre ou
diffusion d’au moins 2 m à ce taux toute l’humidité. de materiaux isolants humides. Les
d’humidité, afin de protéger suffisamment Les membranes INTELLO et INTELLO PLUS frein-vapeurs hygrovariables pro clima
la construction contre l’apport d’humidité atteignent à un taux d‘humidité moyen de agissent comme une pompe qui extrait
par l’air ambiant et donc la formation de 70 % (90 % d‘humidité de l‘air ambiante activement toute humidité de la paroi qui
moisissures. et 50 % dans la couche d‘isolation s‘y trouve éventuellement.
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bâtiment 11
Physique du bâtiment
Sécurité d‘une toiture
Détermination du potentiel de sécurité d’une
configuration de toiture
3.1 Validation des parois par réalité. D’une part, les données clima- Evaluation de constructions de toitures selon la
calcul tiques supposées divergent du climat réel ; physique du bâtiment
d’autre part, la méthode ignore d’import-
Pour calculer les charges d’humidité au ants mécanismes de transport, comme la 11. Composition de la toiture
sein d’éléments de construction, il existe sorption et la capillarité.
des méthodes de calcul en régime Pour des calculs réalistes des flux de
stationnaire et dynamique. Actuellement, chaleur et d’humidité dans les construc-
les méthodes de calcul stationnaires selon tions, il existe des méthodes dites
Glaser sont toujours autorisées pour dynamiques. Parmi les logiciels connus,
toutes les compositions de toitures, à citons Delphin de l’Institut de génie
l’exception des toitures végétalisées et climatique du bâtiment (Institut für
elles sont la base pour différentes normes Bauklimatik) de Dresden et WUFI pro [12]
nationales ou internationales comme par de l’Institut de physique du bâtiment
exemple la DIN 4108-3 [10] et la EN ISO (Fraunhofer-Institut für Bauphysik) de
13788 [11]. Holzkirchen. Ces logiciels calculent le
Les méthodes stationnaires ne sont transport combiné de chaleur et d’humi-
cependant pas en mesure de prendre en dité dans les parois multicouches en
compte les facteurs d’influence spéci- fonction des conditions climatiques
fiques aux matériaux, liés à la constructi- réelles, en prenant en compte la tempéra-
on ou encore causés par la situation ou le ture et le taux d’humidité, l’influence du Éléments de la paroi:
climat. Ainsi par exemple, les comporte- rayonnement solaire (direct et diffus), le • étanche à la diffusion à l’extérieur
ments des materiaux, comme la capillarite vent, le froid dû à l’évaporation ainsi que (écran de sous-toiture bitumé ; valeur sd = 300 m)
et la capacite de sorption, ne sont pris la sorption et la capillarité des matériaux • F et B : voligeage en bois massif 24 mm ou panneau
en compte qu’avec des methodes de construction. OSB/3 en 18 mm
dynamiques selon la norme NF EN 15026 La validation de ces logiciels s’est faite à CH : voligeage en bois massif 27 mm
[14]. plusieurs reprises, grâce à la comparaison • Isolant fibreux (laine minérale) 200 mm
des résultats numériques avec des essais • frein-vapeurs à valeurs s variables
d
3.1.1 Calcul selon Glaser en plein air. Ces études dynamiques • vide technique 25 mm
demandent d’avoir des données clima- • plaque de plâtre à parement de carton
La norme NF EN ISO 13788 [11] continue tiques relevées toutes les heures. Des
à recourir à la méthode Glaser. Celle-ci données climatiques relevées par plusieurs Variantes de toiture étudiées :
calcule les quantités de condensat occa- milliers de stations météorologiques du • toit à forte pente (40°) orienté au nord, couverture
sionnées dans des constructions dans monde entier sont ainsi disponibles. en tuiles rouges
l’hypothèse de données climatiques Meteonorm [13], parmi les logiciels qui • toit plat avec couche de gravier de 5 cm
standards. Néanmoins, cette méthode rendent ces données disponibles, est ainsi • Toiture végétalisée extensive
simplifiée présente également des compatible avec WUFI. Ce logiciel couvre Épaisseur de la couche de substrat de 10 cm
restrictions importantes car certaines à la fois des zones climatiques tempérées
hypothèses initiales de calcul ne peuvent et extrêmes. Toutes les constructions sont sans ombre.
pas être prises en compte comme par Pour les calculs de simulation, la paroi est
exemple des surfaces ombragées ou des encodée dans le logiciel avec la successi-
couches de lestage (gravier, végétalisati- on de ses couches, puis analysé sur
on). En plus, les conditions de teneur en plusieurs années.
eau réelle de différents matériaux ainsi Cette analyse permet de déterminer si de
que leurs caractéristiques techniques en l’humidité s’accumule dans la paroi;
transport de l’humidité en phase liquide c’est-à-dire si le taux d’humidité total de
(succion et sorption) ne sont pas la construction augmente sur la durée
respectées. Pour cette raison la méthode considérée, ou si l’élément de constructi-
simplifiée Glaser ne s’utilise pas pour on reste sec. En analysant le développe-
analyser le comportement complexe des ment de la teneur en eau totale d’une
constructions en ossature bois exigeantes construction il est également possible de
à la physique du bâtiment. vérifier le séchage maximal de différents
éléments de construction. Cette capacité
3.1.2 Calcul des transports de séchage en fonction de la durée est
combinés de chaleur et d’humidité également définie comme potentiel de
prévention des dégâts au bâtiment.
La méthode Glaser est une bonne
approche pour l’évaluation de construc-
tions, mais elle ne correspond pas à la
… et l‘isolation est parfaiteVous pouvez aussi lire
