Centre Scientifique et Technique de la Construction ... · Session 3 : Isolation thermique de ......
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Centre Scientifique et Technique de la Construction– http://www.cstc.be
Cycle Energie et Construction Session 3 : Isolation thermique de
l‟enveloppe
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Isolation thermique de l‟enveloppe
Contenu :
Introduction
Rappels théoriques
Niveau d‟isolation à atteindre
Les toitures
Les toitures à versants
Les toitures plates
Les façades
Les planchers
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Introduction
Cette session est destinée à aborder l‟isolation thermique de l‟enveloppe (toitures, murs sols). Il ne s‟agit pas d‟un diagnostic de l‟enveloppe (stabilité, problèmes d‟humidité, etc.) avant isolation thermique, ce sujet ayant été abordé lors de la session du 24 mai 2011. Un rapide résumé sera néanmoins fait afin d‟établir un lien entre ces deux sessions. Le choix de la technique d‟isolation et l‟épaisseur de l‟isolant à mettre en œuvre, qui dépendent du diagnostic mais aussi du niveau d‟ambition que l‟on se fixe, sera néanmoins abordé.
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Echéances Réduction de l’émission de CO2
- 10 % - 20 % - 75 % ?
Un des moyens pour y arriver est d‟améliorer les performances énergétiques des bâtiments
Introduction
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Réglementations bâtiments neufs et rénovation avec permis d‟urbanisme - une évolution de + en + rapide...
5 Octobre 2010 Impact des constructions basse énergie sur le gros-oeuvre
Performance énergétique
Isolation thermique des bâtiments Niveau K
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Des ambitions élevées dans un avenir proche
Déclaration de politique régionale wallonne « En ce qui concerne les nouveaux bâtiments, toute construction respectera
la norme « très basse énergie » à partir de 2014. Elle respectera la norme « passive » ou équivalente à partir de 2017. A partir de 2019, toutes les nouvelles constructions – en plus de la norme passive - devront respecter au minimum la norme « zéro-net » et tendre vers des bâtiments à énergie positive (production d'énergies renouvelables supérieure ou égale à la consommation d'énergie primaire non-renouvelable, sur base annuelle).
Révision de la directive EPBD (Recast) Article 9: Nearly zero energy buildings
1. Members States shall ensure that: a) by 31 December 2020, all new buildings are nearly zero energy buildings
as defined in Article 2(1a), and b) after 31 December 2018, public authorities that occupy and own a new
building shall ensure that the building is a nearly zero energy building as defined in Article 2(1a).
Art. 2(1a) "nearly zero energy building" means a building that has a very
high energy performance, determined in accordance with Annex I. The nearly zero or very low amount of energy required should to a very significant extent be covered by energy from renewable sources, including renewable energy produced on-site or nearby;
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Réglementations - une évolution de + en + rapide...
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Performance énergétique
Evolution ?
EPBD Recast - 01/01/2021 Near zero energy building – E20?
Isolation thermique des bâtiments Niveau K
... et loin d’être terminée ...
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0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Ec
on
om
ie m
oye
nn
e p
ar
ha
bit
ati
on
rén
ové
e
Nombre d’habitations ayant fait l’objet de mesures d’économie d’énergie
10%
20%
30%
66%
75%
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Introduction
L‟amélioration énergétique des logements neufs ne suffira donc pas même si on conçoit des bâtiments à consommation énergétique nulle (zero energy buildings)
Le défi est donc l‟amélioration énergétique du bâti existant
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EPBD Recast
Article 9
… Member States shall furthermore, following the leading example of the public sector, develop policies and take measures such as targets in order to stimulate the transformation of buildings that are refurbished into nearly zero energy buildings, and inform the Commission thereof in their national plans referred to in paragraph 1.
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Des ambitions élevées dans un avenir proche
Déclaration de politique régionale wallonne « Les rénovations d’ampleur, en particulier
d’habitations, respecteront la norme très basse énergie à partir de 2015. Toutes les autres rénovations devront tendre vers la norme « très basse énergie »
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13,2 % In-/exfiltration
19,3 %
Ventilation délibérée
5,9 %
Ventilateurs
3,4 %
Refroidissement
4,6 % Energie auxiliaire RV
14,7 %
Eau chaude
sanitaire
38,9 % Transmission
Bilan énergétique d‟un bâtiment d‟habitation moyen
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Déperditions thermiques dans les logements existants
Base de données PAE en Région Wallonne
Statistiques de juin 2008 établies sur base de 5600 maisons
“Niveau K” médian = 129
13
42% 24%
17%
17%
Avant 1918
1919 -1945
1946 -1960
1961 -1970
1970 -1980
1981 -1990
1991 -1995
1996 -2001
Après 2001
Statbel 27% 18% 13% 11% 14% 7% 4% 6%
PAE 31% 16% 14% 10% 15% 7% 4% 1% 1%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
Source Séminaire “La PAE : bilan et perspective” Juin 2009 - Namur
70% des bâtiments construits avant les années „70
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Statistiques sur l‟isolation de l‟enveloppe du bâti existant
Isolation des fenêtres et des toitures est assez courante mais ça l‟est beaucoup moins pour les façades et les planchers. Pourtant ce sont les murs qui représentent la plus grande surface de déperdition.
Déperditions thermiques dans les logements existants
Consommation moyenne annuelle par logement en Wallonie = 2700 l de mazout 75 % est utilisé pour le chauffage
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2017 – critère passif
2019 – bâtiments zero
energie
Etanchéité à l’air pousse devient implicitement
obligatoire
BUILD TIGHT
VENTILATE RIGHT
Systèmes de ventilation
performant est un must
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Résumé : L‟amélioration énergétique du bâti existant est un must. L‟isolation thermique renforcée des parois est donc une nécessité L‟étanchéité à l‟air des bâtiments permet de minimiser les pertes par ventilation non contrôlées (in/ex filtration) et non souhaitées Une ventilation minimale (ventilation hygiénique) est néanmoins toujours nécessaire pour garantir un climat intérieur sain
Diagnostic de l‟enveloppe - Introduction
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Diagnostic de l‟enveloppe
Contenu :
Introduction
Rappels théoriques
Niveau d‟isolation à atteindre
Les toitures
Les toitures à versants
Les toitures plates
Les façades
Les planchers
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Conductivité thermique
La conductivité thermique d‟un matériau est la quantité de chaleur Q traversant en une seconde un panneau de 1 m d‟épaisseur et 1 m² de surface lorsqu‟il existe une différence de température de 1 K (ou 1°C) entre les deux surfaces.
Dimension : J.m/(m².s.K) = W/(m.K)
Rappel théorique
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Tout matériau est caractérisé par une valeur bien définie. Plus le matériau est isolant et plus sa valeur est faible.
Cuivre : = 384 W/m.K
Béton armé ordinaire : = 1,7 W/m.K
Laine minérale/Cellulose : 0,04 W/m.K
PUR/PIR : 0,025 W/m.K
Rappels théoriques
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Rappel théorique Coefficient de conductibilité thermique d'un matériau
• (W/mK)
• caractéristique intrinsèque d'un matériau
• donnée tabulée dans la norme NBN B 62-002 ou www.epbd.be
• donnée reprise dans l' ou dans le marquage CE
• Attention aux valeurs retrouvées dans la documentation du fabricant
Résistance thermique d'une couche constitutive d'une paroi
• R = d/ (m²K/W) avec 'd' l'épaisseur de la couche
Résistance thermique totale d'une paroi
• Rt= Rsi+ SR + Rse (m²K/W)
Coefficient de transmission thermique d‟une paroi
• U = 1 / Rt (W / m² K)
20 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
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Rappels théoriques – Notions de physique du bâtiment
L‟isolation thermique renforcée de l‟enveloppe doit se faire en tenant compte du risque de condensation superficielle et interne.
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Rappels théoriques – Notions de physique du bâtiment
Les phénomènes de condensation superficielle et d‟hygroscopicité dépendent :
-du climat extérieur (risque de condensation)
-du climat intérieur (chauffage, ventilation)
-du niveau d‟isolation thermique de la paroi (présence de ponts thermiques)
Ils peuvent avoir pour conséquence un développement de moisissures et des pertes énergétiques non négligeables.
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L‟hygroscopicité est la propriété d‟un matériau poreux d‟adopter un taux d‟humidité en équilibre avec l‟humidité de l‟air ambiant.
Rappels théoriques – Notions de physique du bâtiment
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Il faut donc veiller à :
- limiter les ponts thermiques
- conserver un climat intérieur acceptable (HR entre 30 et 50 % durant les périodes froides) en chauffant et en ventilant suffisamment les locaux et en évacuant vers l‟extérieur les vapeurs qui sont produites (cuisines, sdb, etc.)
Rappels théoriques – Notions de physique du bâtiment
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Convection
d’air intérieur
Surrefroidissement
(convection d’air
extérieur)
Convection = liée à une différence de pression d‟air + tirage thermique
Diffusion = liée à une différence de pression de vapeur
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
Risque de condensation interne Transmission de vapeur au travers d‟une paroi
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Le phénomène de condensation interne dépend donc :
- des climats intérieur et extérieur
- de la composition des parois et particulièrement de l‟étanchéité à l‟air et à la vapeur.
Règles de base simples :
- l‟étanchéité à l‟air et à la vapeur doit être suffisante et assurée du côté chaud de l‟isolant
- dans le sens de la migration de la vapeur, les différentes couches doivent être de plus en plus perméables à la vapeur (pas toujours facile dans le cas de travaux de rénovation)
- Le climat intérieur doit être maîtrisé
Transmission de vapeur au travers d‟une paroi
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Stabilité Etat Humidité
Résist. Déformat. champig. Insectes gélivité
crypto
Fissures
autres
stabilité
ascens. infiltrat. condens.
superfic.
sels
hygrosc
isolation
toitures et
planchers
bois x (x)1 x x / / / x ()3 /
béton x (x)1 / / / / (x) x ()3 /
isolation
façades
isolation
extérieure
x (x)1 x / x ()3 x
isolation
intérieure
x (x)1 x / x x x x ()3 x
isolation
coulisse
x (x)2 x / x x x x ()3 x
1 L'isolation thermique est possible mais l'aspect esthétique pourrait ne pas être satisfaisant. Il faut également considérer l'augmentation
potentielle de la charge (isolation, finition, etc.) 2Une déformation accentuée du parement peut être liée à l'absence ou à une déficience de liaison avec la maçonnerie portante 3 L'isolation thermique des parois permet de réduire le risque de condensation superficielle et d'hygroscopicité mais s'avère souvent
insuffisante si le climat intérieur reste trop humide
/ : Pas d’application
X : point d’attention à vérifier
(X) : point d’attention à considérer
: permet de résoudre (partiellement) le problème
Diagnostic résumé des points d‟attention
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Isolation de l‟enveloppe
Contenu :
Rappels théoriques
Introduction
Niveau d’isolation à atteindre
Les toitures
Les toitures à versants
Les toitures plates
Les façades
Les planchers
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Niveau d‟isolation à atteindre Quelles valeurs U envisager dans le cadre de travaux de rénovation énergétique ? On isole jamais de trop ! Mais il n‟y a pas que l‟isolation thermique (étanchéité à l‟air + ventilation + risque de surchauffe) Dans la mesure du possible : U < Umax des réglementations et respecter aussi les valeurs U recommandées pour l‟obtention des primes.
Élément de construction
Région flamande Région de
Bruxelles-Capitale
Région wallonne
Parois délimitant le volume protégé, à
l’exception des parois formant la séparation
avec un volume protégé adjacent :
– parois transparentes/translucides
– parois opaques :
- toitures et plafonds
- murs
- murs en contact avec le sol - planchers en contact avec l’environ-
nement extérieur
- autres planchers (planchers sur terre-
plein, au-dessus d’un vide sa- nitaire
ou au-dessus d’une cave en dehors
du volume protégé, planchers de
cave enterrés)
– portes et portes de garage (cadre
inclus)
U = 2,5 et U = 1,6 U = 2,2 et U = 1,3 U = 1,8 et U = 1,1
U= 0,3 ;0,27 ;0,24
U= 0,4 ;0,32 ;0,24 R= 1,0 ;1,2 ;1,4 Umax = 0,6 ;0,35 ;0,30
Umax = 0,4 ou R = 1,0 Umax = 0,35 ou R = 1,3 Umax = 0,30 ou R = 1,75
U= 2,9; 2,2; 2,0
U = 2,5 et U = 1,6
U = 0,3
U = 0,4 R = 1,0 U = 0,6
U = 0,4 ou R = 1,0
U = 2,9
U = 2,5 et U = 1,6
U = 0,3
U = 0,4 R = 1,0 U = 0,6
U = 0,4 ou R = 1,0
U = 2,9
Parois entre 2 volumes protégés situés sur
des parcelles adjacentes
Umax
= 1,0
Umax
= 1,0
Umax
= 1,0
Valeurs surlignées en jaune correspondent aux evolutions programmées pour janvier 2012 et janvier 2014
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Les primes régionales et fédérales (01/2011)
RW RBC RF FED
Toit Risol 3,5
m².K/W
Risol 4,0
m².K/W
Risol 3,0
m².K/W
Risol 2,5
m².K/W
Mur Risol 1,5 ou
2,0 m².K/W
Risol 1 ou 2,0
m².K/W
Risol 1,3
m².K/W
Plancher Risol 1,5 ou
2,0 m².K/W
Risol 2,0
m².K/W
Risol 1,2
m².K/W
Menuis. U 2,0
W/m².K
U2,0+Ug1,1
W/m².K
Ug 1,3
W/m².K
U 2,0
W/m².K
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Niveau d‟isolation à atteindre
Dans le contexte actuel, nous recommandons de prévoir, lorsque cela est envisageable, les épaisseurs d‟isolants permettant d‟atteindre les valeurs U suivantes: Toiture U 0,18 … 0,22 W/m².K (Passive 0,15) Façade U 0,25 W/m².K (Passive 0,15) Sol U 0,50 W/m².K (Passive 0,15) Fenêtres U 1,50 W/m².K (Passive 0,8)
Ces niveaux d‟isolation thermique doivent permettre d‟atteindre des niveau globaux K30 à K35
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Les primes régionales et fédérales (01/2011)
Voir :
www.energie.wallonie.be (RW)
www.energiesparen.be (RF)
www.ibgebim.be (RBC)
www.prime-renovation.irisnet.be
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Niveau d‟isolation à atteindre
Dans ce qui suit nous allons étudier les différentes techniques d‟isolation habituellement envisagées en rénovation pour les toitures, planchers et façades. Nous appliquerons une stratégie de rénovation énergétique à un bâtiment initialement dépourvu d‟isolation afin de voir quelles sont leur influence respective sur les performances énergétiques.
Pour ce faire, nous avons tenu compte des éléments standards suivants :
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Niveau d‟isolation à atteindre
Bâtiment de base : maison 3 façades
- Murs pleins 29 cm d‟épaisseur en briques TC ou murs creux non isolé 19/6/9
- Simples vitrages
- Toitures plates en BA non isolées
- Planchers en BA non isolés
- Présence de caves sous toute la surface du bâtiment
- Chaudière gaz à condensation
- Système de ventilation naturel
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Niveau d‟isolation à atteindre
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Isolation de l‟enveloppe
Contenu :
Rappels théoriques
Introduction
Niveaux d‟isolation à atteindre
Les toitures
Les toitures à versants
Les toitures plates
Les façades
Les planchers
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Les toitures à versants :
Typologies les plus courantes :
1. Structure constituée de pannes et chevrons
2. Structure constituée de fermettes (préfabriquées ou non)
3. Structure constituée de panneaux sandwiches préfabriqués
Diagnostic de l‟enveloppe – Les toitures
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Isolation de l‟enveloppe – Les toitures
L‟isolation doit être positionnée de sorte à créer le plus petit volume protégé possible.
Si les combles sont utilisés comme espaces d‟habitation dans les versants
Dans le cas contraire isolation positionnée dans ou sur le plancher du grenier
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Isolation de l‟enveloppe – Les toitures
L‟isolation se place soit :
• Entre les chevrons
• Sur les chevrons (remplacement de la couverture)
• Sous les chevrons
• Entre et sous/sur les chevrons
• Projection sur une sous-toiture rigide
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Isolation entre
les chevrons
U = 0,3 W/m².K
MW
(cm)
Cellulose
(plaques)
Cellulose
(soufflée)
Fibres Fibres
(Vrac)
17
13
22
14
22
15
22
15
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R > Rmax = 3,33 m²K/W
U < Umin = 0,3 W/m²K
Isolation de l‟enveloppe – Les toitures
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Isolation entre
les chevrons
U = 0,2 W/m².K
MW
(cm)
Cellulose
(plaques)
Cellulose
(soufflée)
Fibres Fibres
(Vrac)
26
20
32
22
50
23
32
23
32
www.cstc.be
R > Rmax = 3,33 m²K/W
U < Umin = 0,3 W/m²K
Isolation de l‟enveloppe – Les toitures
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MW
(cm)
EPS
(cm)
XPS
(cm)
PUR
(cm)
PF
(cm)
CG
(cm)
Charpente
traditionnelle ou
chevrons de largeur
50 mm
U = 0,3 w/m².K
En complément à
une isolation
existante de 6 cm
10
7
10
7
10
7
8
6
10
6
12
9
Perlite
(plaques)
Cellulose
(plaques)
Liège
(plaques)
Cellulose
(soufflée)
Fibres Fibres
(Vrac)
14
12
14
8
12
/ 9
14
/
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R > Rmax = 3,50 m²K/WIsolation de l‟enveloppe – Les toitures
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MW
(cm)
EPS
(cm)
XPS
(cm)
PUR
(cm)
PF
(cm)
CG
(cm)
Charpente
traditionnelle ou
chevrons de largeur
50 mm
U = 0,2 w/m².K
En complément à
une isolation
existante de 6 cm
17
12
17
13
17
12
13
9
17
8
20
14
Perlite
(plaques)
Cellulose
(plaques)
Liège
(plaques)
Cellulose
(soufflée)
Fibres Fibres
(Vrac)
22
19
22
13
19
37
15
22
15
37
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R > Rmax = 3,50 m²K/WIsolation de l‟enveloppe – Les toitures
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Isolation de l‟enveloppe – Les toitures
Que faire en l‟absence de sous-toiture ou de sous-toiture dégradée ?
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Isolation de l‟enveloppe – Les toitures
Cette sous-toiture de „substitution‟ ne peut remplacer totalement une sous-toiture correctement posée (raccord avec la gouttière, passage au droit des pannes, etc.) mais elle permettra de protéger les finitions intérieures dans l‟attente que des travaux de renouvellement de la toiture soient réalisés.
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Isolation de l‟enveloppe – Les toitures
L‟étanchéité à l‟air et à la vapeur doit être assurée du côté chaud de l‟isolant (côté intérieur). Une attention particulière doit être portée au choix et à la mise en œuvre de cette membrane surtout en présence d‟une sous-toiture peu perméable à la vapeur (micro-perforé, sous-toiture bitumineuse, etc.).
Ne pas compter sur un film aluminisé car ce dernier ne sera pas continu. L‟ajout d‟une membrane complémentaire est le plus souvent souhaitable.
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Isolation de l‟enveloppe – Les toitures
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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)
Isolation de l‟enveloppe – Les toitures
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Jonction maçonnerie / écran d‟étanchéité
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Trappe d‟accès au grenier
1
2
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Isolation de l‟enveloppe – Les toitures
D‟autres solutions sont envisageables :
Pose de panneaux étanches à l‟air et à la vapeur fixés sur la face intérieure des chevrons et traitement de tous les joints (raccords entre les panneaux, au droit des pannes, des murs, fenêtres de toiture, etc.) utilisation de tape et/ou de mousse pour calfeutrer ces ouvertures.
Cette façon de procéder est généralement moins performantes que celle qui consiste à ajouter une membrane étanche à l‟air.
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L‟étanchéité à l‟air par l‟extérieur – mise en œuvre sur un support continu
En présence de finitions intérieures que l‟on souhaite conserver, l‟isolation extérieure (toiture sarking) peut constituer une option intéressante
1. chevron 2. panneautage ou voligeage 3. barrière d'étanchéité à l'air
et à la vapeur 4. isolation 5. sous-toiture 6. contre-latte 7. latte 8. tuile
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L‟étanchéité à l‟air par l‟extérieur – mise en œuvre sur un support continu
Pour assurer l‟étanchéité à l‟air, il est préférable qu‟une barrière étanche à l‟air et à la vapeur soit prévue entre les chevrons et l‟isolant
La difficulté consiste à réaliser la continuité entre cette barrière étanche à l‟air et les finitions intérieures
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Toiture Sarking
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Toitures Sarking
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Toitures sarking
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Toiture sarking
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Diagnostic de l‟enveloppe
Contenu :
Rappels théoriques
Introduction
L‟audit énergétique
Les toitures
Les toitures à versants
Les toitures plates
Les façades
Les planchers
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Les toitures plates :
Typologies les plus courantes :
1. Structure constituée de gîtes et d‟un plancher de toiture (voliges, par ex.)
2. Structure „lourde‟ (béton, poutrain-claveaux, etc.)
Diagnostic de l‟enveloppe – Les toitures
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Diagnostic de l‟enveloppe – Les toitures Nécessité de travaux d‟assainissement
2 techniques d‟isolation:
Toiture chaude
Toiture inversée
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Isolation thermique des toitures plates – Toitures chaudes sans fixation mécanique
U R Type d'isolant λ min λ max épaisseur min épaisseur max
[W/m².K] [m².K/W] [W/m.K] [W/m.K] [cm] [cm]
0,30 3,33 MW 0,040 0,044 12,8 14,1
EPS 0,031 0,045 9,9 14,4
PUR 0,023 0,029 7,3 9,3
PF 0,022 0,038 7,0 12,1
CG 0,038 0,050 12,1 16,0
EPB 0,052 0,055 16,6 17,6
U R Type d'isolant λmin Λ max épaisseur min épaisseur max
[W/m².K] [m².K/W] [W/m.K] [W/m.K] [cm] [cm]
0,25 4,00 MW 0,040 0,044 15,4 17,0
EPS 0,031 0,045 12,0 17,4
PUR 0,023 0,029 8,9 11,2
PF 0,022 0,038 8,5 14,7
CG 0,038 0,050 14,7 19,3
EPB 0,052 0,055 20,1 21,2
U R Type d'isolant λmin λ max épaisseur min épaisseur max
[W/m².K] [m².K/W] [W/m.K] [W/m.K] [cm] [cm]
0,20 5,00 MW 0,040 0,044 19,4 21,4
EPS 0,031 0,045 15,1 21,9
PUR 0,023 0,029 11,2 14,1
PF 0,022 0,038 10,7 18,5
CG 0,038 0,050 18,5 24,3
EPB 0,052 0,055 25,3 26,7
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Isolation thermique des toitures plates – Toitures inversées
U Type d'isolant R'isolant lambda min lambda max épaisseur min épaisseur max
[W/m².K] [m².K/W] [W/m.K] [W/m.K] [cm] [cm]
0,30 XPS 3,86 0,028 0,038 10,8 14,7
U Type d'isolant R'isolant lambda min lambda max épaisseur min épaisseur max
[W/m².K] [m².K/W] [W/m.K] [W/m.K] [cm] [cm]
0,25 XPS 5,04 0,028 0,038 14,1 19,1
U Type d'isolant R'isolant lambda min lambda max épaisseur min épaisseur max
[W/m².K] [m².K/W] [W/m.K] [W/m.K] [cm] [cm]
0,20 XPS 7,15 0,028 0,038 20,0 27,2
L’épaisseur d’isolant tient compte des pertes engendrées par le ruissellement de l’eau sous l’isolant. Epaisseur équivalente en toiture chaude pour un U = 0,2 W:m².K serait de 19 cm.
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Isolation thermique des toitures plates
Compositions déconseillées :
Toiture froide
Pose en sous-face d‟une structure lourde : Technique à proscrire à cause des mouvements d‟ordre thermique de la structure
Pose entre les gîtes d‟une structure en bois : technique déconseillée à cause du risque de condensation interne
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Toit froid
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Isolation de l‟enveloppe – Les toitures Condensation interne
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Isolation thermique des toitures plates
Technique à nouveau envisagée et réalisée car permet la mise en œuvre d‟épaisseur d‟isolant très importante (utilisation de gîte de 200 à 400 mm de hauteur).
A la différence qu‟aucune ventilation à dessein n‟est réalisée entre l‟isolant et le support de l‟étanchéité. Cette technique est très fréquemment envisagée lors de l‟insufflation d‟isolant (cellulose, par exemple).
Le bon comportement hygrique dépend d‟un certain nombre de paramètres : climat intérieur favorable, pas enfermer d‟humidité de construction dans la structure, mise en oeuvre du pare-vapeur.
Conclusion : Point de vue thermique OK mais attention à la fraction bois. Le comportement thermique global peut être amélioré en prévoyant la mise en œuvre d‟un panneau d‟isolation thermique sur le plancher de toiture. Le comportement hygrique devra néanmoins être étudié avec précision (risque de condensation)
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La situation est plus complexe lorsqu‟il faut ajouter une couche d‟isolation thermique à une situation existante qui en comporte déjà une.
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Isolation thermique des toitures plates
Pour éviter cette situation, en l’absence d’étude hygrothermique spécifique, il y a lieu de placer une épaisseur d’isolation de sorte que sa résistance thermique soit 1,5 fois supérieure à celle qui est déjà présente.
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Isolation thermique des toitures plates
Influence au droit des relevés : La hauteur disponible est-elle suffisante ?
Le problème se pose essentiellement au droit :
-Des baies donnant sur la toiture
-Des rives extérieures et en butée
-Des pénétrations de la toiture (cheminées, coupoles, ventilation, etc.)
Pour ces éléments des solutions peuvent être trouvées même si on est parfois amené à remplacer certains éléments (coupoles, par exemple). Il faut néanmoins veiller à réduire autant que faire ce peut les ponts thermiques
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Isolation thermique des toitures plates
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Isolation thermique des toitures plates Influence au droit des relevés contre les murs en butée : La hauteur disponible est-elle suffisante ?
Le problème se pose essentiellement pour les relevés contre les murs creux. Le relevé doit rester sous le niveau de la membrane de drainage du murs creux
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Isolation de l‟enveloppe
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Rappels théoriques
Introduction
L‟audit énergétique
Les toitures
Les toitures à versants
Les toitures plates
Les planchers
Les façades
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Isolation :
- Les planchers en bois sur cave
Isolation entre les gîtes et/ou sous celles-ci mais attention à l‟étanchéité à l‟air qui idéalement doit être assurée du côté chaud de l‟isolant.
- Les planchers lourds sur caves ou vide sanitaire
Isolation par le dessous généralement possible mais il aura lieu de traiter les ponts thermiques (en périphérie des façades, au droit des murs intérieur, etc.)
- Les planchers sur terre plein
La seule solution est d‟isoler par le dessus ce qui nécessite de nouvelles finitions. L‟épaisseur d‟isolant est souvent limitée par la hauteur disponible à moins … qu‟aucune structure n‟existe (revêtement carrelé sur une couche de sable, par exemple)
Isolation de l‟enveloppe – Les planchers
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Epaisseurs à mettre en œuvre :
Risol (m².K/W)
Epaisseur d’isolant en cm
LM EPS XPS PUR PIR
Cellulose soufflée
Fibres végétales ou animales (matelas)
1 3/5 4/5 3/5 2/4 4/10 4/6
1,5 5/7 5/7 5/7 3/5 6/15 6/9
1,75 5/8 5/8 6/8 4/6 7/18 7/11
2 6/9 6/9 7/9 5/7 8/20 8/12
3 9/14 9/14 11/14 7/11 12/30 12/18
Isolation de l‟enveloppe – Les planchers
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Diagnostic de l‟enveloppe
Contenu :
Introduction
L‟audit énergétique
Les toitures
Les toitures à versants
Les toitures plates
Les planchers
Les façades
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Les façades
La technique et le niveau d‟isolation qui pourra être atteint sera essentiellement tributaire des paramètres suivants :
La typologie de la paroi :
• Mur plein
• Mur creux
• Ossature bois
La technique d‟isolation envisagée :
• Isolation par l‟extérieur
• Isolation dans la coulisse (mur creux)
• Isolation par l‟intérieur
Le traitement des nœuds constructifs
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Isolation de l‟enveloppe – Les façades
Epaisseurs à mettre en œuvre :
Epaisseurs d’isolant continu en cm
Λ = 0,025 W/m.K Λ = 0,032 W/m.K
Λ = 0,040 W/m.K
R=1,5 m²K/W 4 5 6
R=2 m²K/W 5 6 8
R = 3 m²K/W 8 10 12
R = 4 m²K/W 10 13 16
R = 5 m²K/W 13 16 20
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Les façades – isolation des murs creux existants
Injection ou insufflation des murs creux :
Produits :
Mousses synthétiques PUR et UF (urée-formaldéhyde)
Fibres hydrofugées (laine de roche et laine de verre)
Granulats (billes d‟EPS + liant, la perlite et les granulats de verre recyclé)
Pour les granulats qui ne sont pas liés, il faut obturer les orifices afin d‟éviter qu‟ils ne s‟échappent de la coulisse
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Les façades – isolation des murs creux existants
Injection ou insufflation des murs creux :
Avantages :
- Technique relativement simple et peu coûteuse
- Pas de changement ni des finitions intérieures ni de l‟aspect extérieur
- Point de vue hygrothermique OK
- Améliore sensiblement la situation quant au risque de condensation superficielle et d‟hygroscopicité tout du moins en l‟absence de ponts thermiques (linteaux, bas des façades, etc.).
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Les façades – isolation des murs creux existants
Injection ou insufflation des murs creux :
limitations :
- épaisseur d‟isolant est limitée à la largeur de la coulisse. On considère habituellement que cette technique n‟est possible que si la coulisse a une épaisseur > 4 à 5 cm
- Contraintes thermiques et hygriques du parement plus élevées (risques de fissuration et de gélivité)
- Traitement des ponts thermiques
souvent plus compliqué
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Isolation dans la coulisse existante
80 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
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Les façades – isolation des murs creux existants
Injection ou insufflation des murs creux :
limitations :
- stabilité du parement. Elle doit être assurée par des crochets de liaison avec le mur porteur. Ils doivent être en nombre suffisant (4 à 6/m²) et en bon état (corrosion).
Une inspection de la coulisse (endoscope, sondage au droit d‟un angle, etc.) doit permettre de se faire une idée à ce sujet.
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Les façades – isolation des murs creux existants
Injection ou insufflation des murs creux :
limitations :
- risques d‟infiltrations d‟eau
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Principe de fonctionnement d'un mur creux
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Le parement = la barrière à l'eau
la coulisse = la chambre de décompression
L'enduit intérieur = l'étanchéité à l'air
Principe fondamental de fonctionnement :
L'eau peut traverser le parement (4 à 10 l/m².jour) et s'écouler derrière celui-ci
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Recommandations :
- pas d‟isolation si des problèmes d‟humidité sont décelés
- Le parement doit pouvoir sécher technique d‟isolation à éviter avec des parements étanches à la vapeur d‟eau (briques peintes, briques émaillées, etc)
- creux étroits augmentent le risque de pontage de la coulisse (> 4 à 5 cm)
- Attention aux rétrécissements locaux dus par exemple aux bavures de mortier garder un espace libre de minimum 30 mm
- Une hydrofugation du parement constitue certainement un plus
Les façades – isolation des murs creux existants
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Recommandations :
- éviter la post isolation par injection ou insufflation de la coulisse si l‟exposition est très sévère. Le risque concerne davantage la transmission d‟humidité au droit des inévitables points singuliers (balèvres de mortier, par exemple) car à ces endroits l‟épaisseur d‟isolant peu être réduite et l‟eau peut atteindre la maçonnerie intérieure.
A éviter si exposition sévère : exposition directe à la mer et en zone à végétation négligeable, à une hauteur supérieure à 12 m (catégorie III) ou 25 m (catégorie IV), si parement est très perméable (blocs de béton, par exemple)
- Contrôle à postériori (thermographie)
Les façades – isolation des murs creux existants
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Isolation par l'extérieur
86 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
Différentes techniques possibles :
• Système d'enduit sur isolant thermique
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Isolation par l'extérieur
87 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
Différentes techniques possibles :
• Bardage isolé
• Systèmes spéciaux
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Isolation par l'extérieur
88 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
Avantages :
- Continuité de l’isolant
La façade est entièrement recouverte par l'extérieur
Dans le cas d'un mur creux isolé par l'extérieur, il est souhaitable de remplir la coulisse au préalable (de préférence par un isolant insufflé ou injecté) de sorte à éviter toute pénétration d'air extérieur dans cette coulisse.
- Contrôle de pose aisé
- Moins de risque de ponts thermiques
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Isolation par l'extérieur
89 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
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Isolation par l'extérieur
90 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
Avantages :
- Pas de perte de place à l’intérieur
- Façades protégées (pluies, gel, sollicitations thermiques)
- Possibilité de mettre en œuvre des épaisseurs d’isolant importantes (jusque 35 cm !)
- Risque de condensation interne quasi inexistant
- Masse thermique préservée (confort d’été)
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Isolation par l'extérieur
91 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
Mais :
- Le soin apporté à la conception et à la réalisation des détails est primordial !
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Isolation par l'extérieur
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Isolation par l'extérieur
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Isolation par l'extérieur
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Isolation par l'extérieur
95 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
système de plaquettes de brique sur isolant thermique
• L'étanchéité du système réside dans la continuité de l'isolation sous-jacente; les joints entre les panneaux doivent donc être remplis de mousse. Ce remplissage doit être parfaitement continu.
• Les bords des panneaux sont pourvus d'une chambre d'injection permettant de favoriser la continuité de la mousse gonflante mais cette injection se fait sans contrôle visuel autre que le refoulement du produit de calfeutrement.
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Isolation par l'extérieur
96 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
Infiltrations derrière un système de plaquettes de brique sur isolant thermique : explications
• Principe d’étanchéité : l’étanchéité doit donc être assurée par des panneaux posés perpendiculairement les uns aux autres. Leurs jonctions sont injectées de produit de calfeutrement. Difficultés au droit des angles et des points singuliers surtout s’il n’existe pas de pièces de raccord ad hoc.
• Raccord au droit des baies
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Isolation par l'intérieur : présentation
97 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
Doublage intérieur au
moyen d'une structure
secondaire
Ce n’est pas la technique la plus favorable mais elle permet de diminuer sensiblement les déperditions thermiques et d’améliorer le confort thermique lorsqu’une intervention par l’extérieure n’est pas envisageable.
Désavantages : -Risques de condensation interne -On modifie le potentiel d’assèchement des murs l’humidification des parois exposées peut pénétrer sur une profondeur plus importante (! aux parois fortement exposées qui peuvent nécessiter une protection complémentaire) -Analyse et traitement des nœuds constructifs
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Isolation par l'intérieur : étanchéité à l'air
98 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
Le doublage doit être étanche à l'air afin d’ :
Eviter la pénétration d'air intérieur derrière l'isolant
Eviter la circulation d'air autour de l'isolant et donc privilégier la pose qui consiste à plaquer l’isolant contre la paroi à isoler
Rotation d’air autour de l’isolant
Pénétration d’air intérieur
Quantité élevée de condensats!
Prises électriques et interrupteurs = risque de passage d’air intérieur derrière l’isolant!
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Isolation par l'intérieur : étanchéité à la vapeur
99 Les défauts d'isolation de l'enveloppe du bâtiment – cours d'hiver 2010
La nécessité d'un pare-vapeur peut s'évaluer grâce à des simulations informatiques au moyen de logiciels permettant des études dynamiques.
Les paramètres choisis pour effectuer ces simulations influencent cependant considérablement les résultats obtenus.
Si le climat intérieur reste relativement sec (classe de climat 1 ou 2), un pare-vapeur (ou freine-vapeur) présentant un µd > 2 à 5 m est souvent suffisant.
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Isolation par l‟intérieur – modification du potentiel d‟assèchement
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Isolation par l‟intérieur
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Isolation par l‟intérieur
Quelques conseils :
- Déplacement des radiateurs
- Prévoir une gaine technique entre la finition et l‟isolant pour éviter que les prises ne perce la couche d‟isolation
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Isolation par l‟intérieur
Quelques conseils :
- Ne pas envisager la technique sans protection extérieure si des dégradations par le gel des briques et/ou des joints de mortier sont présentes.
- Ne pas envisager la technique si des infiltrations sont visibles (orientation entre le sud et l‟ouest)
- Traiter au mieux les nœuds constructifs
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Isolation par l‟intérieur
Voir http://www-climat.arch.ucl.ac.be/
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Situations initiales :
- Murs pleins en briques de TC de 30 cm d‟épaisseur ou murs creux non isolés
- Planchers sur cave en béton armé de 15 cm d‟épaisseur
- Toiture en béton armé de 15 cm d‟épaisseur + forme de pente de 5 cm d‟épaisseur
- Menuiseries en bois simple vitrage
- Chaudière à condensation au gaz
- Production d‟eau chaude instantanée
- Système de ventilation A
Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global
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Intégrer les plans de la maison de base
Niveau d‟isolation à atteindre
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Stratégie de rénovation :
1. Remplacement des menuiseries par de nouveau châssis bois (U = 2,2 W/m².K) équipés de double vitrage (U = 1,1 W/m².K) ou menuiseries „passives‟ (Uch = 0,9 et Ug = 0,7 W/m².K)
2. Isolation toiture U = 0,25 W/m².K (10 cm PUR, par exemple)
3. Isolation plancher R = 2,25 m².K/W (8 cm PUR, par exemple)
4. Isolation murs pleins (par l‟extérieur et l‟intérieur) U = 0,32 W/m².K (10 cm de LM ou EPS)
5. Situation très isolée où les différentes épaisseurs d‟isolant ont été considérablement augmentées
Pour ces différentes situations, nous avons calculé le niveau K, E et Espec. Pour ce faire, nous avons dû faire des hypothèses sur l‟étanchéité à l‟air du bâtiment
Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global
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Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global Sans NC
VARIATION Elément U [W/m²K]
Uw [W/m²K]
K Ew Espec
A1 Murs pleins, simple vitrage Murs 2,38 240 314 546 v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 4,44 Vitrage 5,00 Porte 4,00 Toit plat 4,33
Plancher cave Rt=0.12 A21 Murs pleins, double vitrage Murs 2,38 211 282 491
v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61 Vitrage 1,10 Porte 3,00 Toit plat 4,33
Plancher cave Rt=0.12
A22 Murs pleins, triple vitrage Murs 2,38 203 272 474 v50=12m³/h.m² Châssis 0,91 0,94 Vitrage 0,70 Porte 0,80 Toit plat 4,33
Plancher cave Rt=0.12
A3 Murs pleins, double vitrage, toit isolé Murs 2,38
123 180 313
v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61 Vitrage 1,10 Porte 3,00 Toit plat 0,24
Plancher cave Rt=0.12
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Sans NC VARIATION Elément U
[W/m²K] Uw
[W/m²K]
K Ew Espec
A4 Murs pleins, double vitrage, toit et planch. isolés Murs 2,38 104 158 275 v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61 Vitrage 1,10 Porte 3,00 Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=2.23
A51 Murs pleins, double vitrage, toit, planch. et murs isolés Murs 0,32
38 90 157
v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61 Vitrage 1,10 Porte 3,00 Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=2.23
Isolation murs par intérieur (inertie mi-lourd > peu-lourd) 38 94 163
v50=6m³/h.m² 38 83 145 A52 Murs pleins, triple vitrage, toit, planch. et murs
isolés Murs 0,32 31 86 149
v50=12m³/h.m² Châssis 0,91 0,94 Vitrage 0,70 Porte 0,80 Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=2.23
Isolation murs par intérieur (inertie mi-lourd > peu-lourd) 31 89 155
v50=6m³/h.m² 31 79 138 v50=2m³/h.m² 31 75 130
A62 Murs pleins, triple vitrage, toit, planch. et murs isolés RENF Murs 0,20
22 78 136
v50=12m³/h.m² Châssis 0,69 0,72 Vitrage 0,48 Porte 0,80 Toit plat 0,15 Plancher cave Rt=3.54
Isolation murs par intérieur (inertie mi-lourd > peu-lourd) 22 81 140
v50=6m³/h.m² 31 72 125 v50=2m³/h.m² 31 69 119
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On peut donc constater :
Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global
K E Espec Conso. l/m² ou m³/m²
Situation de base
240 314 546 55
A 21 211 282 491 49
A 3 123 180 313 31
A 4 104 158 275 27,5
A 51 38 90 157 16
A 52 31 86 149 15
A 62 22 78 136 13,5
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Ces calculs ont été fait sans tenir compte des nœuds constructifs :
-Raccords latéraux des châssis
-Raccords aux linteaux des châssis
-Raccords aux seuils des châssis
-Raccords au dépassant de toiture
-Raccords d‟angle (murs extérieur)
-Raccords au bas des façades
-Raccords planchers de cave/murs intérieurs
-Raccords façades/murs de refend
-Raccords plancher intermédiaire/façade
Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global
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-Raccords latéraux des châssis
Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global
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-Raccords latéraux des châssis
Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global
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-Raccords au dépassant de toiture
Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global
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-Raccords au dépassant de toiture
Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global
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-Raccords au dépassant de toiture
Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global
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Condensation superficielle – ponts thermiques
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On peut donc constater :
Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global
Situation sans nœuds
constructifs
Détails correctement
étudiés
Détails non étudiés
K E Espec K E Espec K E Espec
A51 int.
38 94 163 48 102 177 63 115 201
A51 ext.
38 90 157 44 95 165 52 103 178
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Elément U [W/m²K
]
Uw [W/m²K
]
K Ew Espec
Murs creux, simple vitrage Murs 1,04 197 263 459
v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 4,44
Vitrage 5,00 Porte 4,00 Toit plat 4,33
Plancher cave Rt=0.12 Murs creux, double vitrage Murs 1,04 168 232 403
v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61 Vitrage 1,10 Porte 3,00 Toit plat 4,33
Plancher cave Rt=0.12
Murs creux, triple vitrage Murs 1,04 160 222 387
v50=12m³/h.m² Châssis 0,91 0,94
Vitrage 0,70 Porte 0,80
Toit plat 4,33
Plancher cave Rt=0.12
Murs creux, double vitrage, toit isolé Murs 1,04 80 131 238
v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61
Vitrage 1,10
Porte 3,00
Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=0.12 Murs creux, double vitrage, toit et planch. isolés Murs 1,04 61 111 193
v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61
Vitrage 1,10
Porte 3,00
Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=2.23 Murs creux, double vitrage, toit, planch. et murs isolés Murs 0,43 41 97 167
v50=12m³/h.m² Châssis 2,20 1,61
Vitrage 1,10
Porte 3,00
Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=2.23
v50=6m³/h.m² 41 89 155 Murs creux, triple vitrage, toit, planch. et murs isolés Murs 0,43 35 88 153
v50=12m³/h.m² Châssis 0,91 0,94
Vitrage 0,70
Porte 0,80
Toit plat 0,24 Plancher cave Rt=2.23
v50=6m³/h.m² 35 81 141 v50=2m³/h.m² 35 77 134
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On peut donc constater :
Isolation de l‟enveloppe – étude d‟un cas global
Situation sans nœuds
constructifs
Détails correctement
étudiés
Détails non étudiés
K E Espec K E Espec K E Espec
A51 int.
38 94 163 48 102 177 63 115 201
A51 ext.
38 90 157 44 95 165 52 103 178
Murs creux
41 97 167 55 109 192