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Score agrégé de performance environnementale

La multiplicité des scores d’impact environnemental lorsqu’ils sont pris de manière individuelle constitue rarement une bonne base pour la prise de décision. C’est pourquoi, TOTEM permet de visualiser le profil environnemental d’un élément ou du bâtiment à l’aide d’un score agrégé. L’agrégation de tous les impacts environnementaux en un score unique s’inscrit dans cette logique « decision- making » et permet aux utilisateurs d’effectuer une sélection orientée vers la prise de décision quant aux solutions de construction.

Pondération selon la méthode PEF

Au sein du logiciel TOTEM, il est donc possible de calculer un score unique pour l’ensemble des dix-neuf indicateurs environnementaux. Dans la suite logique de la mise à jour de la norme EN 15804 + A2 en juillet 2021 sur laquelle TOTEM s’aligne, il a été décidé d’abandonner l’ancienne approche de monétisation et d’appliquer l’approche de pondération PEF (Performence Environmental Footprint). La méthodologie PEF calcule, sur base des indicateurs environnementaux caractérisés, un score unique au moyen d’une étape de normalisation suivie d’une étape de pondération.

L’approche de la pondération PEF comprend deux étapes : normalisation et pondération, qui sont ensuite regroupée dans une agrégation.

Normalisation

La normalisation vise à calculer l’ampleur du phénomène de l’indicateur de catégorie par rapport à un système de référence. Pour chaque indicateur environnemental, les valeurs caractérisées sont divisées par leurs facteurs de normalisation respectifs, exprimés en impact global annuel par habitant (sur la base d’une valeur globale pour l’année de référence 2010). Les résultats normalisés sont donc logiquement sans dimension.

TOTEM applique les facteurs de normalisation proposés par la plateforme européenne sur l’analyse du cycle de vie (EPLCA 2019). Par exemple, le facteur de normalisation pour le changement climatique est de 8,1 X 10³ kg CO2 eq./personne par an. L’ensemble des facteurs de normalisation utilisé dans la méthode PEF a été élaboré à partir de données statistiques sur les émissions et les ressources utilisées dans le monde pendant un an par habitant.

Pondération

Dans un deuxième temps, les valeurs normalisées sont pondérées en les multipliant par des facteurs de pondération afin de refléter l’importance relative perçue des catégories d’impact environnemental considérées. Par exemple, le facteur de pondération pour le changement climatique est de 21,06 %.

Les facteurs de pondération proposés sont calculés sur la base d’une combinaison d’ensembles de pondération :

un ensemble de pondérations provenant d’une enquête publique (25 %)
un ensemble de pondérations dérivé d’une enquête menée auprès d’experts en ACV (25 %), et
une approche hybride combinant des critères fondés sur des preuves (par exemple, l’étendue, la durée, la réversibilité des impacts…) et un jugement d’expert (50 %). Pour tenir compte de la robustesse des indicateurs d’impact, un facteur de correction (sur une échelle de 0,1 à 1) est appliqué aux facteurs de pondération afin de réduire l’importance des catégories d’impact dont la robustesse est faible (degré d’incertitude trop grande, données peu représentatives,…).

Agrégation

Après pondération, les résultats des différents indicateurs environnementaux peuvent être additionnés pour obtenir une note globale unique (exprimée en millipoints dans TOTEM). Le tableau ci-dessus un aperçu des facteurs de normalisation et de pondération.

Après normalisation et pondération, les scores peuvent être agrégés en un seul score. Dans les tableaux de résultats de Totem, un « facteur d’agrégation » par indicateur d’impact est donné sur la base de la combinaison des facteurs de normalisation et de pondération du PEF. Ces facteurs d’agrégation sont calculés en multipliant l’inverse de chaque facteur de normalisation avec son facteur de pondération correspondant et puis en multipliant par 1000 pour la conversion de Pt en millipoints.

Si vous voulez en savoir plus sur le score environnemental unique de Totem, nous vous recommandons la video ci-dessous :

Ventilation des résultats

Disposer d’un score unique permet de combiner des impacts différent, mais ne bride pas toute capacité d’analyse plus fouillée. Totem propose différentes décompositions des résultats, par indicateurs, composant, ou étape du cycle de vie.

Impact par indicateur

La figure ci-illustre la décomposition de l’impact environnemental d’un élément choisi en exemple est issu de la bibliothèque de TOTEM. Il s’agit d’un élément correspondant à la description suivante: Élément de toiture en pente / Recouvrement en ardoise_Fibre-ciment | Poutres_Bois résineux (172 mm – entraxe 400 mm) | Matelas_Laine de roche (170 mm) | Panneau_Plâtre.

Cette figure permet d’identifier facilement les impacts les plus impactant dans le score global de cet élément : dans ce cas, il s’agit de la contribution u changement climatique, de l’épuisement des ressources abiotiques et des émissions de particules fines.

Si vous voulez en savoir plus sur les différents indicateurs environnementaux utilisés dans TOTEM, nous vous recommandons la video ci-dessous :

Impact par composant

Le même exemple peut être analysé par composant :

On voit ici que 46% de l’impact est lié aux pertes de chaleur par transmission associée à cette paroi, et que le deuxième élément le plus impactant est lié au recouvrement en ardoise, ce qui suggère de mettre en question ce choix de recouvrement avant d’autres composants, tels que le matériau isolant (5% de l’impact uniquement dans ce cas).

Impact par étape du cycle de vie

Cette troisième visualisation permet de voir que la phase B6, représentant l’énergie de chauffage associée à l’élément, est de loin dominante. Deux autres phases se détachent : A1-A3, qui couvre la production des éléments, et B4, qui représente le remplacement de certains éléments durant le cycle de vie. Les étapes de transport et de fin de vie pèsent par contre peu, ce qui relativise les incertitudes pesant sur les scénarios de réemploi, recyclage ou traitement en fin de vie.

Posted By : Marie Vander Meulen 3 Déc, 2023

Gestion du carbone biogénique

Qu’est-ce que le carbone biogénique?

Le carbone biogénique est le carbone stocké dans la matière végétale sous forme de biomasse, par le processus de photosynthèse. La photosynthèse est le processus par lequel les plantes utilisent l’énergie solaire pour convertir le dioxyde de carbone et l’eau en glucose (sucre) et en oxygène.

L’idée derrière la notion de carbone biogénique est donc de tenir compte du fait que, au cours de la croissance des plantes, le carbone provenant du CO₂ atmosphérique s’incorpore à la structure des molécules organiques qui constituent la biomasse. Par conséquent, cela peut être considéré comme une forme de séquestration du carbone. Cette capacité de captation du carbone atmosphérique par la biomasse est souvent utilisée dans le contexte de discussions sur les stratégies à adopter pour réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES).

Certains produits de construction, comme le bois, présentent donc un potentiel de stockage du carbone temporaire du carbone, et sont à ce titre considérés comme des puits naturels de carbone.

Dans Totem, la prise en compte du carbone biogénique concerne uniquement les matières biosourcées dont la formation est relativement rapide. Dans cette logique, TOTEM ne considère pas les produits pétroliers comme des puits à carbone biogénique même si ceux-ci sont issus de matières premières végétales mais dont la formation – bien au-delà de l’échelle humaine – est très longue.

La comptabilité du carbone biogénique

Deux méthodes sont possibles pour comptabiliser le carbone biogénique dans les analyses de cycle de vie :

Soit on comptabilise la fixation du carbone dans la phase de production. On doit alors également prendre en compte l’émission de ce carbone biogénique dans l’atmosphère lors de la fin de vie (ou le transfert vers le cycle de vie subséquent dans le cas du recyclage ou du réemploi).
Soit les deux flux de carbone biogénique (fixation et émission) sont négligés puisque le bilan global sur le cycle de vie est de toute façon nul.

TOTEM a chois d’appliquer la première méthode. Sur le cycle de vie complet, le bilan du carbone biogénique est donc considéré comme nul : la quantité absorbée pour produire la matière végétale est équivalente à la quantité émise ou transférée en fin de vie.

Les impacts sont déclarés dans les modules où ils se produisent. Cela signifie que l’absorption de carbone est déclarée au sein de la phase de production du cycle de vie et que les émissions, elles, sont déclarées dans la phase liée à la fin de vie. Il s’agit de la méthode « -1; +1 ».

Prenons l’exemple de l’élément de toiture inclinée nommé « TI_Pannes_Bois résineux_BIB_Reno_04 » de la bibliothèque TOTEM. Un stockage de 40 kg CO₂ eq. est déclaré et comptabilisé dans la première phase du cycle de vie (modules A). A l’autre bout, aux modules C3 et C4 portant la fin de vie, sont déclarés respectivement 16 et 25 kilos de CO2 eq pour l’indicateur de l’impact « carbone biogénique ». Il y a donc un bilan carbone biogénique presque à l’équilibre puisqu’in fine, en tenant compte des arrondis, l’impact global vaut seulement 1,5 kg CO2 eq. (-40+16+25).

Si vous souhaitez en savoir plus sur la prise en compte des différents indicateurs environnementaux dans TOTEM, et notamment sur le carbone biogénique, nous vous invitons à visionner la video suivante :

Les matériaux biosourcés dans TOTEM

Les matériaux de construction biosourcés sont des matériaux d’origine végétale ou animale, dérivés de la biomasse ou des matériaux d’origine biologique, excluant les matériaux intégrés dans des formations géologiques et/ou fossilisés. Ils se trouvent dans leur état naturel ou sont synthétisés ou manufacturés par traitement physique, chimique ou biologique utilisant de la biomasse.

Sur base de cette définition, une classification a été réalisée de l’ensemble des matériaux utilisés dans TOTEM, le label biosourcé n’étant attribué qu’aux matériaux dont la majorité du contenu est biosourcé. Par exemple, un profilé FJI composé des matériaux « bois lamellé » et « OSB », tous deux biosourcés, sera luio aussi considéré comme tel. Par contre, un panneau sandwich composé de panneaux agglomérés et d’isolation synthétique n’est pas considéré comme biosourcé car seul le panneau aggloméré l’est.

Dans la bibliothèque des composants, un filtre (Biosourcé, Non biosourcé) est disponible afin de n’afficher que ces derniers.

Posted By : Sylvie Rouche 7 Juin, 2023

Données génériques et / ou spécifiques

Il y a dans TOTEM deux types de données, qui diffèrent selon leur origine. D’une part des données dites génériques, qui décrivent des matériaux ou composants « types », et d’autre part des données dites spécifiques, liées à un produit ou composant particulier, lié donc à un fabriquant clairement identifié.

Chaque type de donnée à son usages, les deux se complétant utilement. A terme, l’objectif est d’utiliser uniquement des données spécifiques, mises à disposition directement par les producteurs de matériaux, via la base de données de B-EPD. D’ici à ce que cette base de données soit suffisamment alimentées, le recours aux données génériques restera indispensable.

Nous présentons dans cette page les principaux points liés à chaque type de données. Si vous voulez creuser le sujet plus profondément, nous vous invitons à regarder les deux videos ci-dessous :

Les données génériques

EcoInvent

Ecoinvent est une base de données Suisse d’inventaire du cycle de vie (ICV) qui fournit, depuis 2003, des données sur les impacts environnementaux associés à la production de divers biens et services. L’objectif principal de cette base de données est de soutenir les analyses du cycle de vie, qui évaluent l’ensemble des impacts environnementaux tout au long du cycle de vie d’un produit, depuis l’extraction des matières premières jusqu’à la fin de vie.

Ecoinvent couvre un large éventail de secteurs industriels et de processus de production. Elle fournit pour chacun des données sur les émissions de gaz à effet de serre, la consommation d’énergie, la consommation d’eau, et d’autres aspects environnementaux pertinents. La base de données EcoInvent est conforme aux normes ISO 14040 et ISO 14044 et documente actuellement plus de 20 000 processus industriels.

Le logiciel TOTEM s’alimente de cette base de données qui lui permet de disposer de suffisamment de données au sein de l’outil. Les données mobilisées sont adaptées à la réalité du marché belge, notamment au niveau du mix énergétique et des données liées au transport.

La base de données ECOINVENT permet de disposer de suffisamment de données au sein de l’outil. Il a été choisi de l’utiliser pour différentes raisons: exhaustivité, transparence, adaptabilité.

Adapter les données au contexte belge

Afin d’assurer la représentativité géographique du contexte belge, des opérations sont effectuées sur les données reprises dans EcoInvent. En particulier :

Les données sont adaptées aux spécificités de notre territoire tel qu’il est aujourd’hui : un mix énergétique donné, des filières de traitement des déchets plus ou moins développées, etc…
Lorsque plusieurs processus sont décrits pour un même composant, la préférence est donnée à ceux représentatifs de l’Europe occidentale.
Lorsqu’aucun processus d’Europe occidentale n’est disponible dans la base de données, les données disponibles sont adaptées en remplaçant les flux d’énergie, les flux d’eau et le traitement des matériaux en fin de vie. Ces adaptations ne concernent que les flux inclus dans la production du produit analysé, et non ceux liés aux processus sous-jacents (par exemple, la production de matières premières utilisées dans le processus de production).
Pour les matières premières dont le taux d’importation est très important, des scénarios spécifiques ont été établis pour le transport des matières premières vers la Belgique. Sur la base de ces scénarios, des processus spécifiques peuvent être créés pour les versions importées de ces produits. C’est le cas par exemple pour plaques de pierre bleue en provenance d’Asie.

Dans le cadre de l’étude MMG, il a été examiné si le pourcentage de matières premières secondaires adopté par défaut dans les processus EcoInvent diffère de la pratique belge. L’exercice a été fait pour un nombre limité de produits contenant une matières premières secondaires (acier, laine de verre, verre cellulaire, cellulose, MDF, OSB, béton et autres), Il a également été vérifié si les limites du système et les règles d’allocation pour le recyclage et les coproduits appliquées dans les données d’EcoInvent sont cohérentes avec les principes de la norme EN 15804. Résultat ? des divergences ont été pointées, et des processus de traitement des données d’EcoInvent adaptés.

Par exemple, dans la base de données EcoInvent, le béton est produit à partir de ciment CEM I. En Belgique, cependant, le ciment de four (CEM III A) est couramment utilisé pour le béton coulé. Par conséquent, le processus standard EcoInvent a été modifié pour remplacer le CEM I pour 10% par le CEM III B et pour 55% par le CEM III A23.

Les données spécifiques : B-EPD

EPD est l’abréviation de « Environmental Product Declaration » (déclaration environnementale de produit). Le « B » fait référence à la Belgique. Une B-EPD est donc une EPD conforme aux principes généraux du programme B-EPD du SPF Santé.

Depuis octobre 2020, Totem intègre dans sa bibliothèque des composants établis sur base des déclarations environnementales de produits des fabricants. Les composants enregistrés dans la bibliothèque TOTEM sur base d’une déclaration environnementale sont appelés composants spécifiques.

Une EPD est réalisée à l’initiative d’un fabricant de matériaux ou d’un groupement de fabricants. Elle contient des informations quantifiées sur les impacts environnementaux des produits de construction basées sur une analyse du cycle de vie. Plusieurs fois par an, Totem enrichit sa base de données de nouvelles EPD. Au moment d’écrire cet article (mars 2024) la base de données EPD des autorités fédérales belges renseignent 144 produits de construction. C’est encore une jeune base de données puisque le programme B-EPD a pris son envol en 2019.

En tant qu’opérateur du programme, le SPF Santé se base sur la norme NBN EN ISO 14025 et EN 15804. Ces normes européennes fournissent un cadre afin que les EPD des produits, des services et des processus de construction soient calculées, vérifiées et présentées de façon harmonisées. Les B-EPD contiennent entre 20 et 30 pages d’informations sur le produit, le processus de fabrication, le ou les fabricants, ainsi que les hypothèses et les résultats de l’étude ACV. La base de données B-EPD est consultable par le grand public, via le portail du SPF Santé.

Exemple de l’EPD d’une poutre en bois lamellé-collé

Les partenaires du projet européen ProFilWood (Fibois, Hout Info Bois, OEWB…) ont souhaité développer, en collaboration avec les entreprises, des EPD collectives afin de mesurer plus précisément les impacts environnementaux des produits en bois destinés à la construction, dans le but d’introduire ces données dans l’outil TOTEM afin d’affiner les informations sur ces éléments à base de bois. Cette EPD évalue le cycle de vie des poutres en bois lamellé-collé « du berceau à la tombe ». Elle est collective et se base sur les données de production de 4 fabricants belges. le propriétaire de cette EPD est l’Office économique Wallon du Bois.

Au-delà des données collectées et déclarées par l’EPD, lorsque celle-ci est richement documentée, elle donne à voir les processus de fabrication des produits de construction concernés. A titre d’exemple, le schéma ci-dessous – extrait de l’EPD – synthétise le processus de production du produit de façon détaillée :

Posted By : Sylvie Rouche 7 Juin, 2023

Lien entre performance énergétique et performance environnementale

Si la notion de PEB (Performance énergétique des Bâtiments) est largement connue, celle de performance environnementale appliquée au bâtiment l’est beaucoup moins. Est-ce un nouveau concept qui vient se rajouter à celui de la PEB ou est-ce celle-ci qui se met au vert? Bref, comment définit-on la performance environnementale du bâtiment ? C’est à cette question que cet article tente de répondre.

Théoriquement, une bascule entre impacts

La performance énergétique des bâtiments n’est pas sans lien avec la performance environnementale car elle (la PEB) a notamment un impact significatif sur les émissions de gaz à effet de serre, la consommation des ressources naturelles et la qualité de l’environnement.

Avec le renforcement des normes de la PEB au fil du temps, l’énergie primaire mobilisée pour les besoins fonctionnels du bâtiment pendant la phase d’occupation tend à diminuer. Une performance énergétique améliorée signifie a priori une utilisation plus rationnelle des ressources. Cela peut réduire par exemple la demande en combustibles fossiles et en électricité. L’amélioration de la performance énergétique contribue en ce sens à réduire l’impact environnemental du bâtiment.

Mais atteindre une haute performance énergétique implique de mettre en œuvre des matériaux et systèmes qui ont un impact environnemental propre, lié à leur production et fin de vie, qui peut :

Soit présenter un « coût » environnemental s’il s’agit de matière que l’on aurait pas mis en œuvre sans cet objectif de performance énergétique (le Xème centimètre d’isolant).
Soit présenter un coût initial différent de celui de la solution de référence (une pompe à chaleur à la place d’une chaudière par exemple).

Schématiquement, on va observer un glissement au fil des améliorations de performance énergétique : une part de la réduction d’impact lors de l’usage du bâtiment va être annulée par une augmentation d’impact lors des phases de production, construction et fin de vie. Une bascule s’opère donc entre le poids environnemental lié aux besoins énergétiques du bâtiment et le poids environnemental lié aux matériaux.

Toute la question est de savoir si ce glissement compense, voire annule, le bénéfice de la performance énergétique. L’avènement de l’outil Totem s’inscrit dans ce questionnement. Il devient essentiel de prendre en compte à la fois les aspects liés à la performance énergétique des bâtiments et à l’impact environnemental associé aux matériaux mis en œuvre dans un bâtiment afin de concevoir des bâtiments plus durables et respectueux de l’environnement.

En pratique, c’est moins clair

La bascule décrite au point précédent se voit-elle dans la réalité ? Pas si sûr…

Un review publié en 2016 a regroupé les résultats d’analyses de cycle de vie de 90 bâtiments résidentiels. Si les auteurs identifient bien une tendance à l’augmentation de l’énergie « embarquée » lorsque l’on va vers plus de performance énergétique, les chiffres montrent en fait une très large variabilité dans la part relative des impacts « in use » et « embodied » pour tous type de bâtiment. Cela indique que ce qui fait l’impact environnemental des bâtiments tient plus aux choix de construction qu’au niveau de performance énergétique.

Part relative de l’énergie embarquée (EE) et opérative (OE) dans les analyses de cycle de vie de 90 bâtiments résidentiels.((Chastas, P., Theodosiou, T. et Bikas, D. (2016) Embodied energy in residential buildings-towards the nearly zero energy building: A literature review, Building and Environment Volume 105, 15 August 2016, Pages 267-282))

Globalement, les études disponible donnent la tendance suivante((Voir par exemple : Ayşegül Demir Dilsiz et al. (2019) Embodied versus operational energy in residential and commercial buildings: where should we focus? J. Phys.: Conf. Ser. 1343 012178)) :

Il y a une corrélation entre augmentation de la performance énergétique et augmentation de la part « embarquée » dans l’impact environnemental global : c’est logique, si on consomme moins, la partie liée aux matériaux sera relativement plus lourde
Il n’y a pas d’augmentation de l’impact global liée à une tendance à l’amélioration de la performance énergétique : le choix d’aller vers plus de performance n’est pas contrebalancé par l’impact des matériaux mis en œuvre
Il y a une très grande variabilité d’impact global, pour tout niveau de performance énergétique, et cette variabilité a tendance à augmenter pour les bâtiment les plus performants : les choix de modes constructifs sont toujours importants, et encore plus lorsque leur poids dans le bilan global augmente.

En conséquence, l’évaluation environnementale global est un sujet de plus en plus brulant, mais pas une remise en cause fondamentale des efforts faits ces dernières années.

Et à l’échelle d’une paroi ?

Le score agrégé de performance environnementale obtenu en millipoints dans le logiciel Totem peut être présenté de différentes façons, notamment via un graphique dissociant l’impact des matériaux et celui de l’énergie . Ce graphique permet à l’utilisateur d’évaluer l’importance relative de l’impact des matériaux (en rouge) et de l’impact énergétique (en vert).

Mais de quelle énergie est-il question ? Etant donné que l’impact des matériaux prend également en compte des aspects énergétiques comme l’énergie utilisées lors du processus de fabrication des ressources premières, lors du transport, pendant le chantier, quelques clarifications s’imposent : Dans le logiciel TOTEM, le calcul lié aux consommations énergétiques correspond uniquement à la phase d’utilisation du bâtiment (B6) et ne concerne donc qu’une seule phase du cycle de vie. Les autres consommations énergétiques comme l’énergie dite grise apparaît dans le score « matériaux ». Lea consommation durant la phase d’utilisation est calculée sur base de la consommation d’énergie pour le chauffage liée aux pertes de transmission en recourant la méthode des degrés-jours équivalents.

Que faire de ce genre de chiffres ? Prenons l’exemple d’un mur creux avec deux niveaux d’isolation en PUR différents (U=0,14W/m²K ou U=0,24W/m²K). On constate que :

L’impact environnemental des matériaux augmente lorsque l’on ajoute de l’isolant
L’impact environnemental de l' »énergie lors de la phase d’usage diminue lorsqu’on ajoute de l’isolant
Dans ce cas-ci, l’impact global est constant

Dans le second exemple ci-dessous, il s’agit également d’un mur creux avec deux niveaux d’isolation en PUR différents, mais cette fois sur base de laine minérale (U=0,15W/m²K ou U=0,24W/m²K). On constate cette fois que l’impact global est réduit lorsque l’isolation augmente :

Vers une réglementation intégrée ?

Le cadre actuel de la PEB se limite à des exigences en énergie primaire. Cela va changer. Les autorités européenne ont définitivement approuvé un texte imposant l’intégration d’exigence tenant compte des émissions de carbone des bâtiment sur l’ensemble de leur cycle de vie.

« Étant donné que les bâtiments donnent lieu à des émissions de gaz à effet de serre avant et après leur durée de vie utile, les États membres devraient également tenir compte des émissions de carbone sur l’ensemble de leur cycle de vie. »((Directive du 13 septembre 2023 relative à l’efficacité énergétique (EU/2023/1791))

Il est évidemment trop tôt pour décrire la façon dont cette exigence se traduira sur le terrain, mais on peut déjà avancer que :

Vu que TOTEM intègre dans son évaluation une approche « cycle de vie » et des indicateurs liés aux émissions de carbone équivalent, c’est l’outil naturel pour la mise en place de cette exigence en Belgique.
Il est impossible à ce stade de déterminer des seuils d’émission de carbone à viser. Il faut donc s’attendre à un effort intense de benchmarking dans les années qui viennent, pour déterminer le bilan carbone des pratiques actuelles et fixer ces seuils.
Si les textes européens imposent un bilan carbone, ils ne disent rien des autres impacts environnementaux. Or, TOTEM travaille avec un indicateur unique agrégeant de multiples impact. Faudra-t-il détricoter cet indicateur unique ? Y adjoindre un indicateur « carbone » ? Time will tell. En tout état de cause, il y a une forte corrélation entre un score global et un bilan carbone, vu le poids important des indicateurs liés au changement climatique dans le score agrégé. Pour s’en convaincre, le graphique ci-dessous établi une courbe de tendance entre le score agrégé et le total des émissions de CO2 équivalente pour les toitures reprises dans la bibliothèque de TOTEM (version été 2023). On voit bien que la corrélation des assez forte., mais pas parfaite.

Corrélation entre le score environnemental agrégé et les émissions de CO2 équivalent, pour les toitures inclues dans la bibliothèque d’éléments de TOTEM en 2023

Posted By : Sylvie Rouche 2 Juin, 2023

Du matériau au bâtiment

Différents niveaux d’analyse

Plusieurs niveaux d’analyse sont nécessaires pour une évaluation environnementale. Ces différents niveaux suivent une structure hiérarchique. Faisons un parallèle : les lettres de l’alphabet sont les plus petites parties élémentaires du langage écrit, et peuvent être assemblées en mots, ces derniers formant des phrases ; dans TOTEM les matériaux constituent l’alphabet, combinables en composants, eux-mêmes à la base de complexes de parois appelés élément, qui ensemble constituent le bâtiment.

TOTEM est donc construit selon une structure hiérarchique distinguant quatre niveaux d’analyse détaillés ci-dessous. Parmi ces niveaux, seuls les plus élevés, à savoir les éléments et les bâtiments permettent donc une comparaison de leur score environnemental.

Les matériaux

Les matériaux constituent le niveau hiérarchique de base et servent à alimenter les niveaux supérieurs. TOTEM ne score ni ne documente les matériaux pris individuellement. L’idée est que l’impact d’un matériau ne peut être isolé de son conditionnement (emballage) et de sa mise en œuvre (assemblage), considérés au niveau du composant. Dans cette logique, il n’est pas possible d’afficher le score de l’impact environnemental pour ce niveaux hiérarchique dans TOTEM, bien qu’il soit pris en compte dans les scores affiché aux niveaux hiérarchiques supérieurs.

La couche matériaux n’est en conséquence pas directement visible dans TOTEM. Les données liées peuvent par contre être obtenue indirectement, en passant par le niveau supérieur des composants. Dans une certaine mesure, dans le cadre d’un projet et donc dans le cas d’une modélisation, il est possible d’apporter des modifications aux niveau des constituants du composant que sont les matériaux.

Ce niveau hiérarchique de base n’a donc clairement pas (à ce stade ?) vocation à être manipulé par l’utilisateur.

Les composants

Les composants sont essentiellement des « matériaux mis en œuvre » : chaque composant peut être constitué de plusieurs matériaux et/ou inclure une fixation. Ces matériaux conditionnés et mis en œuvre constituent le premier niveau hiérarchique aisément accessible par l’utilisateur de TOTEM.

Dans la bibliothèque des composants de TOTEM, deux types peuvent être trouvés :

des composants génériques qui ne sont pas liés à une certaine marque. Ces composants génériques sont représentatifs des composants utilisés en Belgique pour la construction d’immeubles d’habitation et de bureaux. Les données relatives à ces composants génériques proviennent de la base de données EcoInvent, une base de données suisse couramment utilisée dans le monde scientifique. Ces données sont générées en rassemblant les données (disponibles) de divers fabricants et donnent une indication de l’impact « moyen » d’un matériau de construction.
des composants spécifiques pour lesquels une déclaration environnementale de produit (EPD) existe. Il s’agit de données exclusives des fabricants belges de matériaux de construction qui ont été objectivement déclarées sous la forme d’une déclaration environnementale de produit (B-EPD) dans la base de données fédérale. Pour ces composants spécifiques, TOTEM renvoie vers l’EPD concernée.

Si vous voulez en savoir plus sur la base de données EcoInvent et les déclaration environnementales de produits, nous vous invitons à regarder les deux videos ci-dessous :

Les éléments

Les éléments sont un assemblage de différents composants, eux-mêmes combinant plusieurs matériaux. Les éléments sont typiquement des parois intérieures ou extérieures, mais aussi, de plus en plus, des systèmes techniques tels qu’une installation de chauffage central.

La base de données des éléments est accessible au public dans TOTEM et les utilisateurs sont autorisés à modifier certains paramètres de ces derniers. Typiquement, l’épaisseur d’une paroi, ou le détail des composants la constituant sont éditables. C’est une différence majeure entre les composants et les éléments, car la bibliothèque des composants n’est accessible qu’en lecture seule.

Le bâtiment

Dernier niveau hiérarchique, le bâtiment est constitué d’un certain nombre d’éléments (tels que les sols, les murs extérieurs ou intérieurs, les installations techniques, etc.).

L’introduction de cette échelle permet de réaliser une analyse de performance environnementale à une échelle qui concerne le concepteur. La démarche de minimisation d’impact ne se limite en effet pas à choisir la paroi « la moins impactante », mais aussi à réfléchir à la conception plus globalement. Par exemple en maintenant des parois existantes ou en travaillant à limiter les surfaces de parois à construire.

L’échelle du bâtiment permet ces analyse en évaluant le score environnemental cumulé de l’ensemble des éléments et en le ramenant à une unité comparable entre bâtiment, à savoir le m² plancher.

L’approche est trop récente aujourd’hui, mais à terme des benchmarks de projets devraient permettre de définir des performances de référence pour différents types de bâtiment, et éventuellement sur cette base fixer des objectifs réglementaires.

Unité fonctionnelle (UF)

L’utilisation d’unités fonctionnelles standardisées simplifie la comparaison et l’évaluation de la performance environnementale des bâtiments, et ce indépendamment de la taille ou du type de bâtiment.

L’unité fonctionnelle (UF) est l’unité de mesure utilisée pour évaluer un élément de construction. De la même manière que pour comparer le prix de deux fruits en ramenant les prix au kilo, pour comparer les impacts environnementaux de deux éléments, on ramènera les impacts à une unité de mesure commune. Le choix de l’UF est importante car elle doit permettre de comparer les choses de manière complète et objective.

Dans le bâtiment, il s’agira souvent d’une unité exprimée en surface (un mètre carré de paroi ou de bâtiment), mais cela ne se limite pas à la dimension. La fixation d’hypothèses de durées de vie de composants, définissant un rythme de remplacement, et la définition de conditions d’ambiance intérieure, permettant de calculer l’impact d’un élément sur la consommation de chauffage, sont nécessaires pour réaliser une analyse rigoureuse. C’est tout l’intérêt d’un outil tel que TOTEM de proposer, dans une interface simple, le cadre méthodologique permettant ces analyses.

Pourquoi l’Unité Fonctionnelle est importante?

Comparaison objective: En utilisant une unité fonctionnelle commune (m² de mur dans cet exemple), vous pouvez comparer objectivement des options qui semblent très différentes.
Décisions éclairées: Cela vous permet de prendre des décisions basées sur des données quantifiables et objectives concernant la durabilité des options de construction.
Adaptabilité: La flexibilité de l’UF permet de prendre en compte des facteurs variés, tels que la durée de vie et l’impact sur la consommation d’énergie, ce qui rend l’analyse plus complète.

En résumé, l’utilisation d’une unité fonctionnelle standardisée, comme dans l’outil TOTEM, permet aux professionnels du bâtiment de prendre des décisions plus éclairées et durables concernant leurs projets, en s’assurant que les comparaisons entre différents éléments de construction sont justes et significatives.

Posted By : Sylvie Rouche 2 Juin, 2023

Indicateurs d’impacts environnementaux

L’impact environnemental est évalué au travers d’une multiplicité d’indicateurs, que l’on peut rassembler en dix familles. Nous donnons ci-dessous quelques éléments d’explication pour chacune. Si vous voulez en savoir plus sur les choix d’indicateurs, nous vous conseillons la video suivante :

Potentiel de réchauffement climatique

Trois sous-indicateurs sont utilisés pour caractériser l’impact d’un composant sur le changement climatique, exprimé en kgCO₂équivalent. On y parle de Potentiel de Réchauffement Global (PRG) lié à différentes formes d’émissions. Ces trois sous-indicateurs sont ensuite agrégés en un potentiel global.

Le potentiel de réchauffement global-fossile / PRG-fossile

Cet indicateur d’impact tient compte du potentiel de réchauffement dû aux émissions et aux gaz à effet de serre (GES) vers tout milieu provenant de l’oxydation et/ou de la réduction des combustibles fossiles ou de matériaux contenant du carbone fossile au moyen de leur transformation ou leur dégradation (par exemple, combustion, incinération, mise en décharge, etc…).

Le potentiel de réchauffement global biogénique / PRG-biogénique

Le potentiel de réchauffement global lié aux émissions de carbone (équivalent) dans l’air (C02, CO, CH4) provenant de l’oxydation et/ou de la réduction de la biomasse de surface par sa transformation ou sa dégradation (par exemple combustion, digestion, compostage, mise en décharge ) et l’absorption de CO2 de l’atmosphère par photosynthèse pendant la croissance de la biomasse. Cet indicateur tient compte du PRG dû à la séquestration et aux émissions provenant de la biomasse de toute origine à l’exception des forêts naturelles.

La question de la prise en compte du carbone biogénique dans Totem est souvent posée.

Le potentiel de réchauffement global par transformation de l’occupation des sols / PRG-luluc

Cette sous-catégorie concerne le potentiel de réchauffement global lié aux absorptions et aux émissions de carbone dus aux variations des stocks de carbone causés par la transformation de l’occupation des sols. Des variations dans la gestion des sols peuvent avoir une influence persistante sur les stocks de carbone pendant des décennies. des changements d’affectation des sols comme le défrichement, peuvent donner lieu à de grandes émissions spontanées.

Le potentiel de réchauffement (climatique) global / PRG-total

Cet indicateur prend en compte l’augmentation de la concentration atmosphérique moyenne de diverses substances d’origine anthropique ( CO², CH4, CFC,…) que l’on nomme communément les émissions de gaz à effets de serre (CO₂, HFC, CH₄, …) qui conduisent au réchauffement climatique.

Cet impact est déclarée en tant que Potentiel de Réchauffement Global. Ce PRG-total est la somme des PRG-fossile, PRG-biogénique et PRG-luluc.

Appauvrissement de la couche d’ozone

Cet indicateur prend en compte les émissions dans l’air (CFC, HCFC, halons, …) qui contribuent au « trou dans la couche d’ozone ». Il est exprimé en kgCFC₁₁ équivalent (kilo trichlorofluorométhane équivalent).

La destruction de l’ozone est causée par des réactions complexes entre l’ozone stratosphérique et des composés tels que les chlorofluorocarbure (CFC), les gaz contenant du brome (les halons), les solvants chlorés. les CFC, composés chimiques d’origine humaine, sont des dérivés chlorés et fluorés d’hydrocarbures que l’on retrouve notamment dans les produits suivants: (agents de climatisation dans les climatiseurs, agent gonflant dans certaines mousses rigides, isolants, … Ces composés contribuent à deux mécanismes de pollution bien connus, le premier concerne cet indicateur, il s’agit donc de la destruction de la couche d’ozone. Le second mécanisme de pollution impliqué est celui se rapportant à l’indicateur précédent: l’effet de serre.

L’amenuisement de la couche d’ozone se traduit entre autre par une réduction de la filtration naturelle des rayonnements ultraviolets moins efficace, menant à une augmentation des cancers de la peau, et impactant la flore et de la faune sous-marine.

Acidification des sols et de l’eau

Cet indicateur porte sur l’évaluation des émissions dans l’atmosphère de composés susceptibles de se transformer en acides (ex : acide sulfurique, acide nitrique). Il est évalué en mol H⁺ équivalent (mole d’ions H+ équivalents).

Lorsque présents dans l’atmosphère, ceux-ci peuvent être lessivés par les précipitations (pluies acides) et se retrouver dans les eaux de ruissellement, de surface et dans le sol. Cette acidification engendre la dégradation des milieux et conduit à des impacts sur la faune (mort de poissons, …) et la flore (dépérissement de la végétation).

Eutrophisation

Cet indicateur prend en compte les émissions dans l’air et dans l’eau des substances qui causent des excès d’éléments nutritifs dans les lacs, rivières et les océans. Il se décompose en trois sous-indicateurs mesurés en kg P eq. (pour l’eau douce), kg N eq. (pour l’eau de mer) et mol N eq. (pour les sols).

L’eutrophisation a pour conséquence notamment le développement anarchique d’algues dans les plan d’eau, empêchant ensuite le développement normal de la biodiversité.

Formation d’ozone photochimique

Cet indicateur prend en compte les émissions dans l’air de substances qui conduisent à la production d’ozone troposphérique (ozone bas, smog d’été). Il se mesure en kg NMVOC eq. (kg éthylène équivalent).

Épuisement des ressources abiotiques

Deux types d’épuisement des ressources sont considérées :

Épuisement des ressources abiotiques non fossiles

Cet indicateur prend en compte l’épuisement des matières premières minérales (minerais métalliques tels que Fer, Cuivre, Plomb, Zinc, …). Il se mesure en kg Sb eq. (kg antimoine équivalent).

Épuisement des ressources abiotiques combustibles fossiles

Cet indicateur prend en compte l’épuisement des combustibles fossiles (gaz, pétrole, charbon, …). Il se mesure en MJ (Méga Joule).

Épuisement des ressources en eau

Cet indicateur prend en compte la consommation des ressources en eau douce. Il se mesure en m³ de privation équivalente mondiale.

Particules fines

Cet indicateur prend en compte les émissions dans l’air de fines particules solides (poussières), générant des maladies cardiaques et pulmonaires chez l’humain. Il se mesure en DALY (Disability Adjusted Life Years). Cela correspond à une estimation des années de vie perdues par une mort prématurée ou vécues avec un handicap).

Rayonnement ionisant – effets sur la santé humaine

Cet indicateur prend en compte les émissions de rayonnements ionisants (radioactifs) pouvant entrainer des lésions cellulaires. Il se mesure en DALY (Disability Adjusted Life Years). Cela correspond à une estimation des années de vie perdues par une mort prématurée ou vécues avec un handicap).

Ecotoxicité pour les écosystèmes aquatiques d’eau douce

Cet indicateur prend en compte les émissions de substances pouvant causer des dommages aux organismes vivants dans les eaux douces, telles que les composés halogènes organiques, métaux lourds, PCB, dichlorobenzène (DB) et hydrocarbures polycycliques (PAH). Il se mesure en CTUe (Comparative Toxic Unit equivalent).

Toxicité humaine

Deux sous-indicateurs sont utilisés pour établir la toxicité humaine, selon que les effets soient cancérigènes ou non.

Cet indicateur prend en compte les émissions dans l’air et l’eau, de substances (composés halogènes organiques, métaux lourds, PCB, dichlorobenzène (DB), hydrocarbures polycycliques (PAH), pouvant causer des dommages (cancérigènes ou non) aux organismes vivants, et à l’humain plus particulièrement. Il se mesure en CTUh (Comparative Toxic Unit for human).

Occupation et transformation du sol

Il s’agit d’un indicateur adimensionnel combinant deux types d’impacts, pour deux type d’action: l’occupation du sol, et la transformation de celui-ci.

Matière organique du sol

Ce sous-indicateur prend en compte l’occupation et les changements d’affectation du sol (terres arables et milieux urbains) dans le temps. Cela a des implications significatives sur la qualité des écosystèmes (perte de biodiversité), des paysages et de l’environnement (variation de la matière organique du sol, érosion, filtration des eaux de pluie, valeurs foncière, production alimentaire, …). Il se mesure en Déficit en kg C.

Biodiversité

Ce sous-indicateur mesure le risque de perte de biodiversité lié à des changement d’affectation du sol, en quantifiant la perte de territoires favorable à la biodiversité.. Il se mesure en m² x an.

Agrégation en millipoints

Schéma © Architecture et Climat (UCLouvain).

Afin de faciliter la comparaison entre variantes, les différents impacts environnementaux considérés dans TOTEM sont agrégés en un score unique, exprimé en millipoints par unité fonctionnelle (m², m ou unité pour un élément, m² de plancher pour un bâtiment).
Plus ce score est élevé, plus les impacts environnementaux sont importants.

Avant juillet 2021, cette agrégation se faisant par un système dit de « monétarisation ». Tous les impacts environnementaux étaient convertis en euros, sur base d’une évaluation du coût de réparation du dommage environnemental causé. Depuis juillet 2021, l’agrégation se fait par une méthode appelée PEF (Product Environmental Footprint) qui est harmonisée au niveau européen. Le score agrégé est maintenant exprimé en millipoint (d’impact par habitant mondial). Cette méthodologie a été choisie afin d’harmoniser la méthode TOTEM avec les recommandations européennes.

Le millipoint est une unité adimentionnelle obtenue suite à ces deux étapes :

La normalisation : division du score de chaque indicateur environnemental (chacun dans sa propre unité) par l’impact par habitant mondial moyen pour ce même indicateur environnemental (dans la même unité)
La pondération : chaque score normalisé est multiplié par un facteur de pondération qui exprime l’importance relative de chaque indicateur et corrigé par la robustesse de cet impact. (si un indicateur présente beaucoup d’impact ou que la méthodologie évolue encore énormément, la correction va diminué le poids attribué à cet indicateur (échelle de 0.1 à 1)

Si vous souhaitez en savoir plus sur ces questions, nous vous invitons à visionner la vidéo suivante :

Posted By : Sylvie Rouche 2 Juin, 2023

Analyse du cycle de vie

L’Analyse du Cycle de Vie (ACV): est une méthode scientifique d’évaluation globale des impacts environnementaux, multicritère et multi-étapes. Cette méthode normalisée permet d’évaluer quantitativement les effets de produits ou de services sur l’environnement.

Multicritère car elle intègre tout un spectre d’indicateurs environnementaux.
Multi-étapes car elle prend en compte les différentes étapes du cycle de vie. L’ACV est à ce titre souvent qualifié de méthode « du berceau à la tombe ».

Une question de flux

Une ACV se fonde sur plusieurs critères d’analyse des flux entrants et sortants. On appelle « flux » tout ce qui entre dans la fabrication du produit et tout ce qui sort en matière de pollution. Parmi les flux entrants, on trouve, par exemple, ceux des matières et de l’énergie : ressources en fer, eau, pétrole, gaz. Quant aux flux sortants, ils peuvent correspondre aux déchets, émissions gazeuses, liquide rejeté, etc.

La collecte des informations relatives aux flux est une étape importante de l’ACV. Ils sont quantifiés à chaque étape du cycle et correspondent à des indicateurs d’impacts potentiels sur l’environnement. La complexité des phénomènes en jeu et de leurs interactions est une source d’incertitude sur la valeur réelle des impacts, c’est pourquoi on les qualifie de « potentiels ».((https://expertises.ademe.fr/economie-circulaire/consommer-autrement/passer-a-laction/dossier/lanalyse-cycle-vie/quest-lacv))

L’ACV selon les normes ISO

La méthode d’analyse du cycle de vie s’articule autour de quatre étapes. Celles-ci sont à la fois distinctes et interdépendantes, car tout au long de l’étude de fréquents retours sont nécessaires, ce qui rend la démarche générale itérative. Ces 4 étapes de l’ACV sont définies par les normes ISO 14040 et ISO 14044.

Étape 1: Définition des objectifs et du champs d’étude

Cette étape consiste à définir quels sont les objectifs de l’ACV, en précisant la destination de l’étude (par ex, déclaration environnementale), mais également les frontières du système et les limites de l’étude, l’unité fonctionnelle, la qualité des données, les incertitudes acceptées, etc. Cette étape est essentielle car les résultats de l’étude y font forcément référence.

Étape 2: Analyse de l’inventaire:

L’analyse de l’inventaire (ICV) est –selon la norme ISO 14040– la phase de l’ACV impliquant la compilation et la quantification des intrants et des extrants d’un produit ou d’un système de produits sur l’ensemble de leur cycle de vie. Cette étape consiste donc à dresser l’inventaire et à quantifier les flux de matières et d’énergies entrants (intrants énergétiques, intrants de matières premières, intrants auxiliaires) et sortants (les produits, co-produits et déchets relatifs au produit « final » considéré, les émissions polluantes dans l’air, l’eau et le sol), associés aux différentes étapes du cycle de vie du produit. L’ICV est donc une comptabilité analytique des flux entrants et sortants.

L’inventaire proprement dit inclut :

la récolte des données proprement dite, qui est une phase souvent longue et fastidieuse ;
la description du mode de calcul permettant de quantifier les intrants et les sortants pertinents d’un produit.

La réalisation d’un inventaire est un processus itératif puisque le produit est d’autant mieux connu que les données sont recueillies ; cela amène généralement de nouvelles exigences ou des limitations sur ces données engendrant parfois un changement de mode de récolte de ces données, en accord avec les objectifs et le champ de l’étude (phase 1 d’une ACV). Dans certains cas, la phase de récolte des données amène à revoir les objectifs et le champ de l’étude.

Étape 3: Évaluation des impacts:

Les données sur les intrants et les extrants sont traduites en indicateurs environnementaux, en termes d’impacts potentiels sur l’environnement, sur la santé humaine, ou sur la disponibilité des ressources. Cette quantification est généralement réalisée à l’aide de logiciels dédiés qui utilisent des méthodes reconnues et validées.

Totem se base pour l’analyse d’impact sur une liste de 19 indicateurs environnementaux, repris des recommandations européennes.

Étape 4: Interprétation

Cette étape est itérative avec les trois précédentes, de manière à toujours valider que les résultats obtenus répondent aux objectifs de l’étude (par exemple, il arrive que la non-disponibilité de certaines données puisse conduire, en cours d’étude, à restreindre le champ de l’étude). C’est également ici que l’on évaluera la robustesse des résultats.

Les différentes phases du cycle de vie (dans TOTEM)

Dans les normes européennes, le cycle de vie d’un bâtiment est divisé en plusieurs étapes, chacune ayant des limites clairement définies. La règle de base est qu’un impact est attribué à l’étape dans laquelle il se produit. Cinq étapes composent le cycle de vie d’un produit. Chacune se subdivise en sous-partie, appelées « modules ».

La phase de production

Cette phase couvre toutes les étapes en amont du chantier. Elle porte donc sur l’extraction des matières premières ou composants entrant dans la fabrication du produit étudié (module A1), leur transport (module A2) et la fabrication du produit proprement dit (module A3).

La phase de construction

Il s’agit de l’opération la plus visible pour le concepteur ou maître d’ouvrage : la phase de chantier proprement dit (module A5), mais également le transport des marchandises entre le lieur de fabrication et le chantier (module A4)

La phase d’utilisation

Cette phase, en général très lourde dans le bilan global d’un bâtiment, couvre les multiples impacts liés à l’utilisation d’un bâtiment. On distingue dans totem :

deux modules liés à l’usure des composants, à savoir les opérations de maintenance régulière (B2) et de remplacement (B4)
deux modules liés aux consommations associées, en termes d’utilisation d’énergie (module B6) et d’eau (module B7).

Totem ne considère pas les modules B1 (usage d’énergie) et B3 (réparation), faute de données disponibles.

La phase de fin de vie

La fin de vie est divisée en quatre modules chronologiques, à savoir : la déconstruction (module C1), le transport (module C2), le traitement des déchets (module C3) et leur élimination (module C4).

Deux difficultés majeures se posent à ces étapes :

comment faire des hypothèses solides sur des opérations de traitement telles qu’elles se pratiqueront dans plusieurs décennies ?
comment intégrer une transition du secteur de la construction vers plus de réemploi ? Si mathématique il « suffit » d’identifier une fraction de matériaux et composants qui sortiront du système avec les modules C .. bonne chance pour faire des hypothèses sur les pratiques de réemploi dans 50 ou 60 ans !

Les informations supplémentaires, au-delà du cycle de vie du bâtiment

Pour aider à répondre aux deux questions ci-dessous, le module D vient compléter les informations précédentes de données sur par exemple les possibilités de réemploi ou de recyclage des composants. Des informations utiles, mais qui reflètent un potentiel plus qu’un impact, ce qui justifie le caractère « informatif » de ces modules.

Intégrer la circularité dans l’ACV

A l’évidence, l’incertitude pesant sur la fin de vie des composants a un impact sur une analyse de cycle de vie. Bien qu’il faille relativiser cet impact (quelques pourcents environ du bilan global), l’effort de transition vers une économie plus circulaire nécessite que l’on s’y arrète un moment.

A ce jour, il est d’ores et déjà possible de tenir compte dans TOTEM du fait que l’on choisit de faire recours à des produits issus de réemploi. Dans ce cas, les modules A (liés à l’extraction et transformation de ressources primaires) et éventuellement B1 (si l’élément remployé est déjà sur le site du projet) seront négligés.

Il n’est par contre pas encore possible de valoriser la mise en œuvre d’élément qui ont un potentiel de réemploi à terme. Pourquoi ? Parce que la fin de vie est, à l’heure actuelle, décrite sur base des processus existants de recyclage, valorisation ou traitement de déchets. Or, faute de filières de réemploi développées, il est impossible aujourd’hui de traduire celles-ci en processus rigoureusement décrits. Très probablement, cela évoluera progressivement avec le développement de ces filières.

Plus largement, la question du réemploi illustre une limite intrinsque des méthodes ACV appliquées au secteur du bâtiment : la nécessité de faire aujourd’hui des hypothèses à long terme dans une industrie et un contexte qui sont amenés à changer en profondeur sur un espace de temps inférieur à la durée des analyses…

Pour approfondir votre compréhension sur l’application des principes de l’économie circulaire au sein de Totem, nous vous recommandons de visionner la vidéo proposée ci-dessous :

Si vous voulez en savoir plus le les hypothèses de calcul faites dans TOTEM, nous vous invitons à consulter la vidéo suivante :

Posted By : Sylvie Rouche 2 Juin, 2023

TOTEM – Les notions clés en 5 minutes

Qu’est-ce que TOTEM ?

TOTEM est un outil belge en ligne commun aux trois régions qui permet aux acteurs de la construction d’évaluer l’impact environnemental des bâtiments et des éléments de construction sur l’ensemble du cycle de vie du bâtiment. son nom est l’acronyme de « Tool to Optimize the Total Environmental impact of Materials ».

TOTEM est donc avant tout un outil d’aide à la décision, qui peut être utilisé à toutes les étapes d’un projet. Il fournit des scores environnementaux pour un projet dans son ensemble ou pour l’un des éléments/techniques/ matériaux utilisés. Ces scores sont calculés sur base de 19 indicateurs, qui couvrent l’ensemble du cycle de vie. TOTEM permet donc de comparer différents scénarios de construction ou de rénovation, de démolition ou de réemploi.

L’objectif est d’optimiser les choix architecturaux et de construction pour aller vers une réduction de l’impact environnemental. L’outil a également pour objectif de promouvoir les connaissances et la compréhension en matière de performance environnementale des bâtiments et de faciliter le dialogue au sein du secteur de la construction.

Rentrer dans l’outil TOTEM, c’est un peu comme un jeu de poupées russes; chaque notion en appelle une autre. L’outil en ligne est généreusement documenté. Le but de cet article n’est donc pas de retranscrire littéralement ce qui se trouve dans la documentation mais bien de donner une vision d’ensemble synthétique des notions phares. Les schémas ci-dessous sont les illustrations emblématique de TOTEM, que l’on retrouvent dans les nombreuses publications relatives à l’outil. Chaque schéma contient un hyperlien développant les notions illustrées. Si vous souhaitez approfondir le sujet, n’hésitez pas à cliquer dessus.

Et si vous voulez en savoir plus sur le « bon usage » de TOTEM et/ou les hypothèses de calcul derrière cet outil, nous vous invitons à visionner les vidéos suivantes :

Performance énergétique ou performance environnementale

Sous l’impulsion des réglementations européennes de Performance Energétique des Bâtiments (PEB), le secteur de la construction s’est intensément attelé à réduire les consommations énergétiques des bâtiments au cours de ces dernières années. Les performances ont donc beaucoup évolué. Au début de cette dynamique, on parlait du concept de « basse énergie ». Les bâtiments passifs sont apparus vers 2010. Aujourd’hui c’est le concept « Nearly Zero Energy Buildings (NZEB) » QZEN qui est mis en avant. A l’avenir, les bâtiments à « énergie positive » produiront plus d’énergie qu’ils n’en consommeront.

Mais aux consommations liées à l’usage du bâtiment, s’ajoute désormais une préoccupation liée à l’impact « gris » (non lié aux consommations pour l’usage), et une prise de conscience de la multiplicité des impacts, qui ne se limite pas à l’enjeu énergétique. Les problématiques sont en effet nombreuses : préservation des ressources en matières premières, limitation de l’utilisation des énergies fossiles, gestion de l’eau, lutte contre la pollution atmosphérique, conception de bâtiments à haute performance énergétique, réutilisation/recyclage des matériaux, … Pour intégrer ces défis dans une approche globale, il est essentiel d’avoir une approche sur la totalité du cycle de vie des bâtiments, des éléments constructifs et des matériaux.

L’Analyse de cycle de vie (ACV)

La prise de conscience accrue de l’importance de la protection de l’environnement et des impacts possibles associés aux produits fabriqués et consommés, a augmenté l’intérêt pour le développement de méthodes destinées à mieux comprendre ces impacts et à y remédier. L’une de ces technique est l’analyse du cycle de vie.

D’après la norme ISO 14040, l’ACV est une « compilation et évaluation des intrants, des extrants et des impacts environnementaux potentiels d’un système de produits au cours de son cycle de vie ». Initiée dans les années 1990, l’analyse de cycle de vie est aujourd’hui un outil performant et reconnu. La normalisation internationale ISO (14040 à 14043), développée à partir de 1994, a fixé les bases méthodologiques et déontologiques de ce type d’évaluation, favorisant une harmonisation de la méthodologie employée, davantage de robustesse et de fiabilité des résultats et une communication plus formalisée.

Approche multicritère sur l’ensemble des étapes du cycle de vie des produits considérés « du berceau à la tombe », l’ACV est le concept-clé sur lequel s’appuie l’outil TOTEM.

Les indicateurs d’impact environnementaux

L’impact environnemental est évalué au travers d’une multiplicité d’indicateurs, que l’on peut rassembler en quelques grandes familles. Celle-ci couvrent des éléments très différents, allant du réchauffement climatique à l’épuisement des ressources, en passant par les impacts pour la santé humaine et des écosystèmes. C’est donc un panel le plus complet possible des impacts environnementaux qui est présenté, illustrant la complexité des conséquences de nos choix de construction.

A la difficulté qu’il y a à décrire et quantifier chacun des impacts individuellement s’ajoute le défi de rassembler ceux-ci en un indicateur unique permettant de prendre des décisions pratiques. Une gageure ?

Le score agrégé en millipoints

Totem propose un score agrégé exprimé en millipoints par unité fonctionnelle. Ce score combine les 19 indicateurs environnementaux en un résultat unique. Il se base pour cela sur la méthode PEF (Product Environmental Footprint), qui inclus une étape de normalisation pour chacun indicateur, puis une pondération combinant des éléments objectifs (robustesse des méthode d’évaluation) et des éléments subjectifs (perception d’importance de l’indicateur).

Les données génériques et spécifiques

Avant 2020, TOTEM utilisaient des données génériques uniquement, provenant de la base de données ECOINVENT. Il s’agit d’une base de donnée suisse largement reconnue dans le domaine scientifique, développée spécifiquement pour les analyse du cycle de vie. Elle a été choisie pour sa représentativité des données pour l’Europe occidentale.

Spécifiquement pour l’outil TOTEM, les données génériques d’EcoInvent sont harmonisées autant que possible au domaine de la construction belge (mix énergétique belge avec facteur d’émission adapté, adaptation des scénarios de fin de transport, de fin de vie, etc.).

Depuis 2020, TOTEM intègre également des données spécifiques provenant directement des producteurs de matériaux qui réalisent des analyses de cycles de vie au sein de leurs unités de production pour produire des données spécifiques à leur produit. Il s’agit des Déclarations Environnementales de Produits (EPD). La réalisation d’EPD et leur intégration dans Totem implique bien évidemment une série de règles, portant sur la standardisation des documents, le recours à une analyse de cycle de vie conforme aux normes, une définition précise de l’objet d’étude, un processus de review par des vérificateurs reconnus par le SPF, et l’enregistrement des données au sein d’une base de données totalement ouverte.

Matériaux, composants, éléments et bâtiments

Posted By : Sylvie 10 Nov, 2011

Résistance à la diffusion de vapeur d’une paroi

« Coefficient de résistance à la diffusion de vapeur » d’un matériau

Le mouvement de diffusion de vapeur sera d’autant plus important que le matériau constituant la paroi sera plus perméable à la vapeur c’est à dire que son coefficient de résistance à la diffusion de vapeur est faible.

Le coefficient de résistance à la diffusion de vapeur d’un matériau μ indique dans quelle mesure, la vapeur d’eau traverse plus difficilement ce matériau que l’air. La valeur μ d’un matériau est toujours supérieure à 1.

La quantité de vapeur d’eau diffusant à travers une couche d’un matériau déterminé ne dépend pas uniquement de la valeur µ du matériau mais aussi de l’épaisseur de cette couche. L’épaisseur équivalente de diffusion μd (ou Sd) indique la résistance qu’offre une couche de matériau à la diffusion de vapeur d’eau. µd est le produit du coefficient de résistance à la diffusion de vapeur (μ ) par l’épaisseur du matériau (d) et s’exprime en mètres.
Le µd d’une couche de matériau correspond à l’épaisseur en m de la couche d’air stationnaire qui exercerait la même résistance à la diffusion de vapeur que la couche de matériau.

Exemple.

Lorsque le µ d’un matériau vaut 5, cela signifie :

que la vapeur d’eau traverse 5 fois plus difficilement ce matériau que l’air, ou, en d’autres mots,
que 20 cm de ce matériau exerce la même résistance à la diffusion de la vapeur que 100 cm d’air stationnaire.

Le coefficient de résistance à la diffusion de vapeur de certains matériaux dépend de leur état : sec ou humide.

Résistance à la diffusion de vapeur d’une paroi homogène et calcul de la densité de flux de vapeur à travers cette paroi (régime stationnaire)

Considérons la diffusion de vapeur à travers une couche de matériau plane et homogène d’une épaisseur d; diffusion résultant d’une différence de pression partielle de vapeur.

A = superficie (m²),
p_v1 = pression de vapeur à la face intérieure (Pa),
p_v2 = pression de vapeur à la face extérieure (Pa)

p_v1 > p_v2(Conditions hivernales)

La différence de pression de vapeur (p_v1 – p_v2) entraîne une diffusion de vapeur d’eau de l’intérieur vers l’extérieur.
Question : quelle est la quantité de vapeur diffusant du plan 1 vers le plan 2 en t secondes, à travers une surface A (m²) ?

Par intuition, on sait que la quantité de vapeur Q_d cherchée sera :

directement proportionnelle à la surface considérée A (m²),
directement proportionnelle à la différence de pression de vapeur (p_v1 – p_v2) (Pa),
directement proportionnelle à la durée de temps considérée t (s),
inversément proportionnelle à l’épaisseur du matériau d (m),
inversément proportionnelle au coefficient de résistance à la diffusion μ .

Si l’on exprime ces considérations par une formule, on obtient :

Q_d= directement proportionnelle à

Pour compléter la formule, l’expression « directement proportionnelle à », est remplacée par un coefficient de proportionnalité représenté par la lettre C.
La formule devient alors :

(1)

On peut appliquer la formule (1) non pas à A (m²) mais à 1 m² et non pas à une durée t(s) mais pour 1 s :

La grandeur Qd/A x t est appelée densité du flux de vapeur d’eau (kg/(m² x s)).
La densité du flux de vapeur d’eau est représentée par le symbole q_d. Nous avons donc :

(2)

La densité du flux de vapeur q_d indique donc la quantité de vapeur d’eau qui traverse la paroi par m² de surface et par seconde.
Les dimensions de C sont :

Ainsi, C s’exprime en secondes (s).

Dans les conditions telles qu’on les rencontre normalement dans les bâtiments, on peut considérer C comme étant une constante :

C = 0,185 x 10 ^{– 9}s (ou : N = 1/C = 5,4 x 10⁹ s^{– 1})

La formule (2) s’écrit :

ou (3)

(5,4 x 10⁹ x μd) est appelé la résistance à la diffusion Z.
Cette valeur très élevée de la constante de diffusion signifie que la résistance à la diffusion de tout matériau est, en fait, très élevée et que les quantités de vapeur transportées par diffusion seront très faibles.

La relation (3) s’écrit alors :

Une résistance à la diffusion Z très élevée conduit à un faible flux de vapeur.

Remarque.

On peut obtenir une résistance à la diffusion très élevée en utilisant soit une couche mince d’un matériau ayant une valeur μ très élevée (= PARE-VAPEUR), soit une couche épaisse d’un matériau ayant une valeur μ peu élevée.

Exemple : la paroi homogène.

Une Paroi en briques silico-calcaires (ρ= 1 800 kg/m³) a une valeur égale à 15 (-) et une épaisseur de 20 cm. La pression de vapeur extérieure est de 280 Pa et la pression de vapeur intérieure de 1 320 PA.

La densité du flux de vapeur d’eau vaut :

=
64,2 x 10 ^{– 9}kg/(m² x s) = 5,5 g/(m² x jour)

« Résistance à la diffusion de vapeur » d’une paroi composite

Généralement, une paroi se compose de plus d’une couche. La résistance à la diffusion totale d’une paroi composite s’obtient en faisant la somme des résistances à la diffusion des couches constituantes.

Z^_t = Z^₁ + Z^₂ + Z^₃ + Z_n= ΣZ_k

ou Z^_t = 5,4 x 10⁹x (μ₁d₁ + μ ₂d₂ + … μ_n x d_n)

Tout comme dans le cas du transfert de chaleur, la vapeur d’eau doit vaincre une certaine résistance en passant d’une paroi vers l’air ambiant et inversement. Toutefois, ces résistances de passage sont si faibles que l’on n’en tiendra pas compte.
Finalement, la formule devient :

kg/(m² x s)

dans laquelle,

p_vi = pression de vapeur intérieure (Pa)
p_ve = pression de vapeur extérieure (Pa)

Exemple : la paroi composite.

Considérons le transport de chaleur à travers une paroi composite constituée de l’intérieur vers l’extérieur comme suit :

Enduit :	d = 15 mm	ρ = 1 700 kg/m³
Béton cellulaire :	d = 10 cm	ρ = 700 kg/m³
Laine minérale :	d = 8 cm	ρ = 40 kg/m³
Brique :	d = 12 cm	ρ = 1 800 kg/m³

Supposons qu’à l’intérieur, l’humidité relative est de 50 % à 22°C et à l’extérieur, de 70 % à – 5°C. Calculons la quantité de vapeur d’eau qui diffuse dans la paroi et l’évolution de la pression de vapeur.

Données de base :

	d(m)	μd(m)
Enduit :	0,015	0,15
Béton cellulaire :	0,10	0,57
Laine minérale :	0,08	0,13
Maçonnerie de briques :	0,12	1,38

La résistance à la diffusion totale est de :

5,4 x 10⁹x Sμd= 5,4 x 10⁹x 2,23 = 12 x 10⁹m/s

Les valeurs des pressions de vapeur maximales à 22°C et – 5°C sont respectivement de 2 645 et 401 Pa.

Les pressions sont donc :

p_vi = 2 645 x 50 % = 1 322 Pa
p_ve = 401 x 70 % = 281 Pa

Ce qui donne :

= 87 10 ^{– 9}kg/(m² x s) = 7,5 g/(m² x jour)

Évolution de la pression de vapeur dans une paroi composite (régime stationnaire)

Comme pour le transfert de chaleur, l’évolution de la pression de vapeur dans chaque couche de la paroi est rectiligne si l’on se trouve en régime stationnaire. Pour une paroi composite, il suffit donc de calculer les pressions de vapeur au droit des interfaces des différentes couches et de relier les points ainsi obtenus par des droites.

La formule suivante :

permet de calculer q_d

La formule q_d générale peut aussi être appliquée séparément à chacune des couches :

couche 1 :

couche 2 :

couche 3 :

En régime stationnaire, les quantités q_d1,q_d2, q_d3 et qd doivent être égales. En effet, si q_d1 était supérieur à q_d2, la quantité de vapeur d’eau quittant le plan 1 serait supérieure à celle qui y arrive et, dans ce cas, la pression de vapeur au droit du plan 1 (pv1) ne pourrait rester constante.

Tout plan parallèle est donc traversé par la même quantité d’humidité ou :

q_d= q_d1= q_d2= q_d3

donc :

= = =

Nous pouvons en déduire p_v1_et p_v2 :

D’une manière générale, on peut en fait écrire :

Exemple : la toiture.

Considérons une toiture constituée de la manière suivante : une structure portante en béton, épaisseur = 120 mm, (μ = 80), un matériau isolant, épaisseur = 50 mm, (μ = 40), une couverture de toiture, μd = 100 m.

Les températures sont de – 5 °C à l’extérieur et + 20 °C à l’intérieur. Les humidités relatives respectives sont de 70 % et 50 %.

– 5 °C –> p_vse= 401 PA, q = 70 % –> p_ve= 281 Pa
+ 22 °C –> p_vsi = 2 645 PA, q = 50 % –> p_vi= 1 322 Pa

Reprenons les données sous forme de tableau :

	d (m)	μ (-)	μ d(m)
Béton (3)	0,12	80	9,6
Isolation (2)	0,05	40	2
Couverture (1)	0,01	–	100

Z = 5,4 x 10⁹x 111,6 = 603 x 10⁹ m/s.

Si nous comparons les valeurs μd, nous voyons que 90 % environ du gradient de tension de vapeur apparaît au droit de la couverture. Les 10 % restants concernent l’isolation et la structure portante. L’évolution de la tension de vapeur est schématisée ci-après.

Pour q_d, nous trouvons :

=
1,7 x 10 ^{– 9}kg/(m² x s) = environs 0,15 g/m² x jour)

Remarque importante.

Dans les deux exemples précédents, le résultat n’est exact que pour autant que la tension de vapeur calculée ne dépasse, en aucun endroit de la paroi, la tension maximale.
Dans le cas contraire, il y aurait condensation.

Posted By : Sylvie 10 Nov, 2011

Efflorescences de sels

Principe général

Les efflorescences sont dues à la cristallisation de sels suite à l’évaporation de l’eau qui les contient, lors d’une période de séchage consécutive à une période d’humidification. Les efflorescences apparaissent donc surtout au printemps. La cristallisation des sels provoque une augmentation de la pression dans les pores du matériau ayant pour conséquence des éclatements de la maçonnerie.

Il y a deux types d´efflorescences de sels :

celles qui se produisent en surface ;
celles qui se produisent dans la structure poreuse des matériaux.

Les efflorescences de surface n’entraînent aucun dommage au niveau des matériaux, mais provoquent des effets esthétiques indésirables. Les efflorescences apparaissant dans la structure de la brique peuvent quant à elles provoquer une dégradation prématurée de celle-ci.

Les efflorescences de sels constituent un phénomène complexe dans l’étude globale de la durabilité des maçonneries en briques de terre cuite. Cette complexité est liée au nombre élevé de paramètres intervenant dans le problème. Les trois points suivants définissent les conditions principales qui doivent être remplies pour rencontrer des problèmes liés aux sels.

Exemple d’efflorescences de sels.

Photo : http://www.masonryworktools.com/ in Isolation thermique par l’intérieur des murs existants en briques pleines – SPW 2011.

Conditions à remplir

Présence de sels

La présence de sels n´est pas liées à une mise en œuvre particulière (ni à une technique d’isolation particulière) des ions de sel doivent être initialement présents dans les matériaux ou être issus d’une source extérieure. Les efflorescences apparaissent souvent par l’interaction de la brique et d’un mortier hydraulique. Les sels peuvent également venir de remontées capillaires, de l’aspersion de sels de dégivrage ou de réaction de gaz pollués avec la chaux présente dans les matériaux. Le type de sels et leurs effets dépendent du matériau de la maçonnerie. Si aucun sel n’est présent ou introduit dans la maçonnerie, la pose d’une isolation par l’intérieur n’entraînera pas de problème lié aux sels.

Humidité de la brique

Les sels sont caractérisés par une grande solubilité et apparaissent plus fréquemment sur les façades les plus exposées aux intempéries (orientation sud-ouest). Comme on l’a vu, l’application d’un système d’isolation par l’intérieur conduit à une maçonnerie globalement plus froide et plus humide si rien n’est fait pour limiter la pénétration de l’eau de pluie et pour maintenir le potentiel de séchage du mur. Si la solubilité des sels décroît quand la température diminue, l’humidité accrue du mur favorise la dissolution des sels présents. L’application d’une isolation par l’intérieur sur une maçonnerie contenant des sels peut donc influencer la quantité de sels dissous. Il est toutefois difficile d’évaluer quel paramètre (température ou humidité) aura le plus d’influence.

Recristallisation des sels dissous

Quand le climat extérieur se réchauffe, le séchage du mur s’accélère et les sels dissous migrent vers le front de séchage. Il y a donc saturation puis recristallisation des sels dissous à cet endroit. L’augmentation de la quantité de sels dissous que peut provoquer la pose d’une isolation par l’intérieur risque d’augmenter la quantité de sel qui cristallisera et ainsi augmenter les conséquences de cette cristallisation.

Source : certains passages de cette feuille sont extraits du guide Isolation thermique par l’intérieur des murs existants en briques pleines réalisé par Arnaud Evrard, Aline Branders et André De Herde (Architecture et Climat-2010) dans le cadre de la recherche ISOLIN, financée par le département Énergie et Bâtiment durable du Service Public de Wallonie. Disponible sur le site : energie.wallonie.be

Posted By : olivier 26 Juil, 2011

Ponts thermiques

Généralités

Les ponts thermiques sont des points faibles dans l’isolation thermique de l’enveloppe du bâtiment.
À ces endroits, en hiver, la température superficielle de l’enveloppe est plus basse que celle des surfaces environnantes.

Ils découlent, en général de :

Contraintes constructives
Contraintes géométriques

Ils vont provoquer :

Des dépenses énergétiques
Un inconfort sur le plan de l’hygiène
La détérioration des matériaux

Pont thermique dû à des contraintes constructives

Les matériaux isolants ont généralement des capacités limitées en matière de résistance aux contraintes mécaniques.

Le principe de la continuité de la couche isolante n’a pas été respecté, ou n’a pu l’être dans certains cas, à certains endroits.

Il s’agit par exemple d’ancrages ou d’appuis entre d’éléments situés de part et d’autre de la couche isolante de la paroi.

L’isolant étant localement absent, le flux de chaleur est sensiblement plus dense dans ces parties de la paroi.

Pont thermique dû à des contraintes géométriques

Ce type de pont thermique est dû à la forme de l’enveloppe à un endroit.

A cet endroit, la surface de la face extérieure est beaucoup plus grande que la surface de la face intérieure.

La surface chauffée (intérieure) est plus petite que la surface de refroidissement (extérieure).

Dépenses énergétiques provoquées par les ponts thermiques

Dans le cas d’un bâtiment bien isolé, les ponts thermiques peuvent entraîner des déperditions de chaleur proportionnellement très importantes par rapport aux déperditions totales.

En outre, si on ne tient pas compte des déperditions dues aux ponts thermiques, l’installation de chauffage peut être sous-dimensionnée.
C’est surtout le cas lorsque le bâtiment est très bien isolé et lorsque les installations de chauffage sont dimensionnées de façon optimale.

Inconfort sur le plan de l’hygiène provoqué par les ponts thermiques

Les ponts thermiques provoquent une condensation en surface lorsque la température de celle-ci descend en dessous du point de rosée de l’air ambiant.

L’humidité de la paroi permet le développement de moisissures.

Celles-ci, outre leur aspect désagréable, dégagent des substances pouvant être odorantes et pouvant provoquer chez certaines personnes des phénomènes d’allergie.

Du point de vue hygiénique et confort les moisissures doivent donc être évitées.

Détérioration des matériaux provoquée par les ponts thermiques

Lorsque les quantités d’eau condensées sont importantes et ne peuvent être éliminées quotidiennement, elles pénètrent les revêtements et papiers peints, et provoquent leur détérioration.
Les carrelages, les revêtements plastiques, les peintures synthétiques à l’huile résistent mieux au détériorations.

Lorsque la condensation se fait dans le bois, celui-ci va pourrir plus ou moins vite en fonction de son essence et du traitement de protection dont il a bénéficié.

Si la condensation est importante, toute l’épaisseur de la paroi peut être fortement humide. La structure porteuse de la construction elle-même se dégrade sous l’effet de l’humidité permanente et éventuellement aussi du gel des matériaux.

Analyse des effets des ponts thermiques sur les flux de chaleur au travers d’une paroi

Isolation par l’extérieur d’un mur avec descente d’eau pluviale

Situation

Situation n°1	Situation °2

L’architecte refuse de déplacer la descente d’eau pluviale; l’isolation extérieure y est interrompue.	La descente d’eaux pluviales est déplacée, l’isolation extérieure est continue.

Dessin des isothermes

Situation n°1	Situation n°2

Les températures de paroi intérieures sont d’environ 15°C.	Les températures de paroi intérieures sont plus élevées : environ 17°C.

Ligne de flux de chaleur

Situation n°1	Situation n°2

La chaleur s’échappe de manière importante par la discontinuité dans l’isolant.	La chaleur s’échappe de manière relativement identique par toutes les parties du mur.

Isolation par l’extérieur – Pourtour de baie vitrée

Situation n°1	Situation n°2

L’isolant n’est pas prolongé à l’intérieur de la baie.	L’isolant est prolongé à l’intérieur de la baie.

Situation n°1	Situation n°2

Les températures de paroi intérieures sont d’environ 16°C.	Les températures de paroi intérieures sont plus élevées : environ 18°C.

Situation n°1	Situation n°2

La chaleur s’échappe de manière importante par le retour de baie non isolé.	La chaleur s’échappe de manière relativement identique par toutes les parties du mur.

Posted By : Sylvie 19 Mai, 2011

Coefficient de transmission thermique d’une façade légère de type mur rideau

Les façades de ce type sont constituées de vitrages, de châssis et de panneaux opaques comme les fenêtres mais sont assemblés dans des structures pour former des modules. L’ensemble de ces modules compose la façade légère.

Exemple de module de façade légère :

La présence de la structure constituée généralement de meneaux (verticaux) et de traverses (horizontales) assurant la fixation et la stabilité de l’ensemble provoque des ponts thermiques supplémentaires dont il faudra tenir compte pour évaluer les performances thermiques de la façade légère.

Détermination précise du coefficient de transmission thermique U_cw,tot par calcul numérique

Une façade légère peut être partagée en différents modules dont certains sont identiques. Les plans de coupe sont choisis de telle sorte qu’ils délimitent des parties de façade ayant un coefficient de transmission thermique U_cw,i propre. La valeur globale U_cw,tot de l’entièreté de la façade légère est la moyenne pondérée par les aires des valeurs U de tous les modules qui compose la façade légère.

avec :

A_cw,i = les aires des différents modules (m²)
U_cw,i = les coefficients de transmission thermique des différents modules (W/m²K)

Détermination précise du coefficient de transmission thermique de la valeur U_cw,i par essais

Le coefficient de transmission thermique U_cw,i d’un module de façade légère peut être déterminé avec précision avant pose par des essais réalisés conformément à la norme NBN EN ISO 12567-1. Ils peuvent aussi être réalisés sur exactement le même module de façade légère avec les mêmes dimensions et les mêmes composants.

Détermination précise de la valeur U_cw,i par calcul numérique

Un module de façade légère est constitué de différentes parties qui ont chacune une surface et un coefficient de transmission thermique U déterminés:

les encadrements (châssis),
le ou les vitrages,
le ou les panneaux opaques,
les meneaux,
les traverses.

De plus, le contour des vitrages isolants et des panneaux est affecté d’une déperdition thermique supplémentaire résultant des effets combinés des encadrements, intercalaires, traverses, meneaux vitrages et panneaux (pont thermique linéaire).

L’ensemble de ces éléments permet de déterminer par calcul le coefficient de transmission thermique d’un module U_cw,i. Il s’agit de la valeur moyenne des coefficients de transmission thermique des différentes parties au pro rata de leurs surfaces, augmentées des déperditions linéiques aux rives des vitrages et panneaux et entre les châssis et les éléments de structure.

Sous forme mathématique simple cela s’écrit :

avec :

A_cw = l’aire totale du module de la façade légère
U_g = les coefficients de transmission thermique des différents vitrages
A_g = les aires des différents vitrages
U_f = les coefficients de transmission thermique des différents châssis (encadrements)
A_f = les aires des différents châssis (encadrements)
U_p = les coefficients de transmission thermique des différents panneaux
A_p = les aires des différents panneaux
U_m(t) = les coefficients de transmission thermique des différents meneaux et traverses
A_m(t) = les aires des différents meneaux et traverses
Ψ_f,g = les coefficients de transmission thermique linéique entre les différents vitrages et châssis (encadrements)
l_g = les périmètres visibles des différents vitrages dans les châssis (encadrements)
ψ_p = les coefficients de transmission thermique linéique autour des différents panneaux
l_g = les périmètres visibles des différents panneaux
Ψ_m(t),g = les coefficients de transmission thermique linéique entre les différents vitrages et les différents meneaux et traverses de la structure
l_m(t),g = les périmètres visibles des différents vitrages dans les différents meneaux et traverses de la structure
Ψ_m(t),f = les coefficients de transmission thermique linéique entre les différents châssis (encadrements) et les différents meneaux et traverses de la structure
l_m(t),f = les périmètres visibles des différents châssis (encadrements) dans les différents meneaux et traverses de la structure

Les aires et périmètres sont déterminés conformément à l’Art. 10.2.2 de l’Annexe VII de l’AGW du 17 avril 2008.

Les coefficients de transmission thermique linéique ψ peuvent être déterminés à partir :

d’un calcul numérique précis suivant la norme NBN EN ISO 10077-2 ;
de valeurs par défaut mentionnées dans l’annexe E de l’AGW du 17 avril 2008 (Tableaux E2 , E3, E4, E5 et E6).

Influence des liaisons métalliques

Le calcul numérique ne tient pas compte des ponts thermiques provoqués par les liaisons métalliques (vis) dans les traverses et meneaux. Ces ponts thermiques peuvent être calculés précisément suivant la NBN EN ISO 10211 ou par essais suivant la NBN EN 12412-2.

Il existe également une méthode simplifiée pour tenir compte de l’influence des vis sur le coefficient de transmission thermique Um(t) des meneaux et traverses. Ainsi pour des vis en acier inoxydable inter-distantes de 20 à 30 cm, le coefficient de transmission thermique est augmenté de 0.3 W/m²K. (Méthode de calcul suivant l’annexe C de la NBN EN 13947).

Source: AGW du 17 avril 2008, Annexe VII, Art 10.

Posted By : Sylvie 18 Mai, 2011

Influence de l’écoulement d’eau sous l’isolant des toitures inversées

L’écoulement de l’eau entre l’isolant d’une toiture inversée et la membrane d’étanchéité provoque une diminution des performances thermiques de l’isolant. La chaleur s’échappe en partie en réchauffant l’eau qui s’écoule.

Lestage,
Natte de protection,
Isolant,
Membrane d’étanchéité,
Support en pente.

La réglementation prévoit une procédure pour tenir compte de l’impact de l’écoulement lorsque la couche isolante est en polystyrène extrudé (XPS).
Un terme correctif ΔU_r est utilisé

U_c (U corrigé de la paroi) = U + ΔU_r.

ΔU_r est déterminé à partir des caractéristiques suivantes :

la quantité moyenne des précipitations pendant la saison de chauffe (en mm/jour) ;
le type de lestage (ouvert, appliqué en usine ou toiture verte) ;
la forme des bords des plaques (droits ou à rainures) ;
la résistance thermique corrigée de la couche d’isolant humidifié par diffusion ;
la résistance thermique totale de la paroi sans correction.

La formule du terme correctif ΔU_r est indiquée à l’Art 7.2.4 de l’Annexe B1 de l’AGW du 15 mai 2014 (formule 13).

Certaines valeurs par défaut peuvent être utilisées :

Précipitation moyenne : 2 mm/jour ;
Facteur de correction pour le transfert de chaleur par précipitation :
- 0.04 si plaques à bords droits et lestage ouvert ou appliqué en usine,
- 0.03 si plaques à rainures et lestage ouvert ou appliqué en usine,
- 0.02 si toiture verte.

Résistance thermique corrigée de l’isolant (XPS)
- R_XPS/1.023 si lestage ouvert ou appliqué en usine,
- R_XPS/1.069 si toiture verte.

Le logiciel PEB permet d’appliquer automatiquement les valeurs par défaut sur base des informations fournies.

Source : AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art 7.2.4

Posted By : Sylvie 18 Mai, 2011

Influence des fixations mécaniques traversant l’isolant sur le coefficient de transmission thermique U

Lorsque la couche isolante d’une paroi est traversée par des fixations mécaniques (exemples : crochets de maçonnerie, fixations de couverture, …), la présence de celles-ci influence les performances thermiques de la paroi. La chaleur peut en effet s’échapper plus facilement en passant par les fixations généralement métalliques dont la conductivité thermique est beaucoup plus élevée que celle de l’isolant (exemple : acier : 50 000 W/mK <-> XPS : 0.040 W/mK). Heureusement leur section et leur nombre sont généralement réduits.

Crochets de maçonnerie.

Fixations mécaniques toiture chaude.

Calcul précis

L’impact des fixations sur les performances thermiques de la paroi peut toujours être évalué de manière précise par des calculs numériques conformes à la norme NBN EN ISO 10211.
Cette méthode précise de calcul doit toujours être utilisée si les deux extrémités des fixations mécaniques sont en contact thermique avec des plaques en métal (exemple : paroi à ossature métallique avec finitions métalliques sur les deux faces).

Méthode simplifiée

L’impact de la fixation mécanique sur le coefficient de transmission thermique U de la paroi peut être pris en compte par un terme correctif ΔU_f.

U_c (U corrigé de la paroi) = U + ΔU_f.

ΔU_f est déterminé à partir des caractéristiques suivantes :

la longueur de la partie de la fixation qui se trouve dans l’isolant ;
l’épaisseur de l’isolant ;
le nombre de fixations par m² ;
la section de la fixation ;
la conductivité thermique de l’isolant ;
la résistance thermique de la couche d’isolant traversée ;
la résistance thermique totale de la paroi sans les corrections.

L’introduction de ces informations dans le logiciel PEB, fourni gratuitement par la Région wallonne et la Région de Bruxelles-Capitale, permet le calcul automatique du terme correctif qui est alors appliqué directement au coefficient de transmission thermique U de la paroi.
La formule du terme correctif ΔUf est indiquée à l’Art 7.2.3 de l’Annexe B1 de l’AGW du 15 mai 2014 (formule 12).

Cas particulier des crochets de murs

1. Le terme correctif ΔUf ne doit pas être appliqué,

lorsque les crochets se trouvent dans des vides non isolés ;
lorsque les crochets ont une conductivité thermique λ inférieure à 1 W/mK (exemple : matière synthétique).

2. Il est toujours permis d’utiliser les valeurs par défaut suivantes

nombre de crochets par m² : 5 ;
section du crochet : 13 mm² (Ø 4 mm) ;
λ du crochet : 50 W/mK (acier) ;
longueur du crochet = épaisseur de l’isolant.

Le logiciel PEB permet d’appliquer automatiquement les valeurs par défaut.

Source: AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art 7.2.3

Posted By : Sylvie 18 Mai, 2011

Coefficient de transfert thermique par transmission vers l’environnement extérieur via un espace adjacent non chauffé (EANC)

N.B.: Il s’agit ici d’un local situé au-dessus du sol et non d’une cave entièrement ou partiellement enterrée.

Le transfert de chaleur entre le bâtiment chauffé et l’extérieur au travers d’un espace adjacent non chauffé s’effectue aussi bien par transmission que par ventilation. Avant d’atteindre l’extérieur, la chaleur doit traverser les parois situées entre le volume protégé et l’EANC, l’EANC lui-même et encore les parois qui séparent l’EANC de l’environnement extérieur.

On tiendra donc compte pour le calcul de ces déperditions via une zone tampon non chauffée d’un coefficient de réduction de température b. Celui-ci intervient notamment dans la vérification des performances de la paroi par rapport aux exigences réglementaires :

U_max≥ b*U_eq

U_max ≥ b*1/R_T

Avec :

b : coefficient de réduction de température
R_T : la résistance thermique totale de la paroi considérée.

Calcul Précis

Le coefficient de réduction de température b peut être calculé avec précision en effectuant un équilibre thermique entre d’une part les déperditions entre l’espace chauffé et l’EANC et d’autre part entre l’EANC et l’environnement extérieur.

Dans le cadre de la réglementation PEB, le calcul détaillé se fait à l’aide de formules indiquées dans l’AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art 14.

Les données nécessaires pour le calcul sont :

la résistance thermique et la surface de toutes les parois qui séparent l’espace chauffé de l’EANC
la résistance thermique et la surface de toutes les parois qui séparent l’EANC de l’environnement extérieur
le volume de l’EANC
un taux conventionnel de ventilation de l’EANC défini à partir de ses caractéristiques: n_ue. Ce taux conventionnel est déterminé à partir du tableau 6 de l’Art 14 de l’Annexe B1 de l’AGW du 15 mai 2014.

Le débit d’air de ventilation entre l’espace chauffé et l’EANC est conventionnellement fixé à 0 dans le cadre de la réglementation PEB.

L’introduction de ces informations dans le logiciel PEB, permet le calcul automatique du coefficient de transmission thermique de chaque paroi multiplié par son facteur de réduction thermique (b.U_i).

Calcul simplifié

Il est toujours possible de ne pas prendre en compte la présence des EANC. Dans ce cas le facteur de réduction thermique est égal à 1, ce qui est fortement pénalisant puisque cela revient à considérer que la paroi est en contact direct avec l’extérieur.

Source : AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art 14

Posted By : Sylvie 18 Mai, 2011

Coefficient de transmission thermique moyen d’un plancher sur vide sanitaire

Un plancher au-dessus d’un vide sanitaire n’a pas de contact direct avec le sol, mais un flux de déperdition de chaleur s’échappe via ce vide sanitaire et via le sol vers l’environnement extérieur. Un transfert supplémentaire intervient si le vide sanitaire est ventilé avec de l’air extérieur.

Le sol participe donc à la résistance thermique du plancher (La chaleur, pour sortir du bâtiment et atteindre l’air extérieur, doit traverser le plancher, le vide sanitaire, les murs périphériques de celui-ci mais aussi le sol avec lequel il est en contact). On tiendra donc compte pour le calcul du transfert thermique à travers cette paroi d’un coefficient de réduction de température b. Celui-ci intervient notamment dans la vérification des performances de la paroi par rapport aux exigences réglementaires :

U_max≥ b * U_eq

U_max ≥ b*1/R_T

Avec :

b : coefficient de réduction de température
R_T : la résistance thermique totale de la paroi considérée.

Calcul Précis

Un calcul numérique précis de la transmission thermique peut se faire suivant des méthodes numériques conformes aux normes.

Procédure de calcul suivant la réglementation PEB

Le calcul détaillé se fait à l’aide de formules indiquées dans l’AGW, Annexe B1, Art F.2.3.
Les données nécessaires pour le calcul sont :

l’épaisseur du mur périphérique à la hauteur du niveau du sol;
la résistance thermique totale du mur périphérique ;
la profondeur moyenne du vide sanitaire sous le niveau du sol ;
le périmètre exposé du plancher SUR vide sanitaire ;
la surface du plancher SUR vide sanitaire ;
la résistance thermique totale du plancher SUR vide sanitaire ;
la hauteur moyenne du plancher SUR vide sanitaire au-dessus du sol extérieur ;
la résistance thermique de (l’éventuel) plancher SOUS le vide sanitaire ;
la surface des ouvertures de ventilation.

La conductivité thermique λ du sol, la vitesse du vent et le facteur de protection du vent sont définis par défaut dans le cadre de la réglementation PEB.

Calcul simplifié

La réglementation permet de déterminer le coefficient de transmission thermique équivalent Ueq multiplié par le facteur de réduction de température b, à l’aide d’une méthode simplifiée.

Elle donne une valeur de transmission thermique relativement pénalisante.

L’information nécessaire est la suivante :

le niveau de ventilation du vide sanitaire (peu ou pas ventilé ou bien très ventilé).

N.B.: L’introduction de cette information dans le logiciel PEB, fourni gratuitement par la Région wallonne et la Région de Bruxelles-Capitale, permet le calcul automatique du coefficient de transmission thermique équivalent multiplié par son facteur de réduction (b.U_eq).

Source: AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art F.2.3 et Art 15.2.2

Posted By : Sylvie 18 Mai, 2011

Coefficient de transmission thermique moyen d’un plancher sur cave

Les caves sont des espaces qui se trouvent en partie ou totalement en dessous du niveau du sol extérieur.

Le sol participe à la résistance thermique du plancher (La chaleur, pour sortir du bâtiment et atteindre l’air extérieur, doit traverser le plancher, la cave, les murs périphériques et le plancher de celle-ci mais aussi le sol avec lequel ces parois sont en contact).

On tiendra donc compte pour le calcul du transfert thermique à travers le plancher sur cave d’un coefficient de réduction de température b. Celui-ci intervient notamment dans la vérification des performances de la paroi par rapport aux exigences réglementaires :

U_max≥ b * U_eq

U_max ≥ b * 1/R_T

Avec :

b : coefficient de réduction de température
R_T : la résistance thermique totale de la paroi considérée.

Calcul Précis

Un calcul numérique précis de la transmission thermique peut se faire suivant des méthodes numériques conformes aux normes.

Procédure de calcul suivant la réglementation PEB

Le calcul détaillé se fait à l’aide de formules indiquées dans l’AGW, Annexe B1, Art F.2.4.
Les données nécessaires pour le calcul sont :

l’épaisseur du mur périphérique à la hauteur du niveau du sol;
la résistance thermique totale du mur périphérique ;
la profondeur moyenne de la cave sous le niveau du sol ;
le périmètre exposé du plancher SUR la cave ;
la surface du plancher SUR la cave ;
la résistance thermique totale du plancher SUR la cave ;
le périmètre exposé du plancher SOUS la cave ;
la surface du plancher SOUS la cave ;
la résistance thermique totale du plancher SOUS la cave ;
la hauteur moyenne du plancher SUR vide sanitaire au-dessus du sol extérieur ;
la résistance thermique de (l’éventuel) plancher SOUS le vide sanitaire ;
le volume de la cave.

La conductivité thermique λ du sol et le taux de ventilation de la cave sont définis par défaut dans le cadre de la réglementation PEB.

Calcul simplifié

La réglementation permet de déterminer le coefficient de transmission thermique équivalent Ueq multiplié par le facteur de réduction de température b, à l’aide d’une méthode simplifiée.

Elle donne une valeur de transmission thermique relativement pénalisante.

Condition à remplir : au moins 70 % des parois de la cave doivent être en contact avec le sol.

L’information nécessaire est la suivante :

Y a-t-il ou pas des fenêtres ou des portes qui communiquent avec l’extérieur ?

Source: AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art F.2.4 et Art 15.2.2

Posted By : Sylvie 18 Mai, 2011

Coefficient de transmission thermique moyen d’une dalle sur sol

Lorsqu’un local appartenant au volume protégé est limité par un plancher en contact avec le sol, la terre participe à la résistance thermique du plancher. La chaleur, pour sortir du bâtiment et atteindre l’air extérieur, doit traverser le plancher ainsi que le sol avec lequel il est en contact. Les isothermes (= lignes d’égale température) ne sont donc pas perpendiculaires au plan du plancher (comme c’est le cas lorsque le plancher est en contact avec l’extérieur) mais forment des courbes complexes.

Transmission de la chaleur à travers une dalle sur sol.

La méthode de calcul doit donc être adaptée. En pratique, on prendra en compte pour le calcul du transfert thermique un coefficient de réduction de température α. Celui-ci intervient notamment dans la vérification des performances de la paroi par rapport aux exigences réglementaires :

U_max≥ a * U_eq

U_max ≥ a * 1/R_T

Avec :

a : coefficient de réduction de température
R_T : la résistance thermique totale de la paroi considérée.

Calcul Précis

Un calcul numérique précis de la transmission thermique peut se faire suivant des méthodes numériques conformes aux normes.

Procédure de calcul suivant la réglementation PEB

Cette procédure est applicable lorsque le plancher est directement en contact avec le sol sur toute sa surface.

Le plancher peut être non-isolé, uniformément isolé ou isolé en partie (par exemple, isolation périphérique horizontale ou verticale.

Isolation périphérique horizontale.

Isolation périphérique verticale.

Le calcul détaillé se fait à l’aide de formules indiquées dans l’AGW, Annexe B1, Art F.2.2 (plancher directement en contact avec le sol) et Art F.2.4 (Parois d’une cave).

Les données nécessaires pour le calcul sont :

l’épaisseur du mur extérieur ;
le périmètre exposé du plancher ;
la surface du plancher ;
la résistance thermique totale du plancher ;

dans le cas d’une isolation périphérique sont également nécessaires :

la largeur de l’isolant (sa profondeur si elle est verticale) ;
l’épaisseur de l’isolant ;
la conductivité thermique de l’isolant ou sa résistance thermique ;

dans le cas d’un plancher situé plus bas que le niveau du sol extérieur :

la profondeur moyenne dans le sol ;
la résistance thermique totale du mur contre terre.

Les caractéristique du sol (conductivité thermique λ et facteur de nappe phréatique Gw) sont définies par défaut dans le cadre de la réglementation PEB.

Calcul simplifié

La réglementation permet de déterminer le coefficient de transmission thermique équivalent Ueq multiplié par le facteur de réduction de température α, à l’aide d’une méthode simplifiée: a=1/(Ueq + 1).

Elle donne une valeur de transmission thermique relativement pénalisante pour les grands bâtiments.

L’information nécessaire est la suivante :

la résistance thermique totale du plancher de l’environnement intérieur jusqu’à l’interface plancher-sol.

Source: AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art F.2.2 et Art F.2.4 et Art 15.2.1

Posted By : Sylvie 18 Mai, 2011

Coefficient de transmission thermique moyen d’un mur contre terre

Lorsqu’un local appartenant au volume protégé est limité par un mur en contact avec le sol, l’environnement extérieur n’est plus l’air mais bien la terre. Celle-ci participe à la résistance thermique du mur. (La chaleur, pour sortir du bâtiment et atteindre l’air extérieur, doit traverser le mur mais aussi le sol qui l’entoure.) On tiendra donc compte pour le calcul du transfert thermique à travers cette paroi d’un coefficient de réduction de température α. Celui-ci intervient notamment dans la vérification des performances de la paroi par rapport aux exigences réglementaires :

U_max≥ a * U_eq

U_max ≥ a * 1/R_T

Avec :

a : coefficient de réduction de température
R_T : la résistance thermique totale de la paroi considérée.

Lorsqu’on considère un mur extérieur avec une structure homogène et une valeur U bien déterminée, les isothermes (= lignes d’égale température) seront toujours parallèles au plan de la façade et les lignes de flux de chaleur perpendiculaires à celui-ci.

Par contre, lorsque la chaleur doit traverser le sol qui entoure le bâtiment, les lignes de flux de chaleur forment des courbes et la méthode de calcul des valeurs U doit être adaptée.

Calcul Précis

Un calcul numérique précis de la transmission thermique peut se faire suivant des méthodes numériques conformes aux normes.

Procédure de calcul suivant la réglementation PEB

Le calcul détaillé se fait à l’aide de formules indiquées dans l’AGW, Annexe B1, Art F.2.4
Les données nécessaires pour le calcul sont :

l’épaisseur du mur extérieur à hauteur du sol ;
la résistance thermique totale du mur extérieur ;
la profondeur moyenne dans le sol ;
le périmètre exposé du plancher de la cave ;
la surface du plancher ;
la résistance thermique totale du plancher ;

Les caractéristiques du sol (conductivité thermique λ et facteur de nappe phréatique Gw) sont définies par défaut dans le cadre de la réglementation PEB.
L’introduction de ces informations dans le logiciel PEB permet le calcul automatique du coefficient de transmission thermique équivalent multiplié par son facteur de réduction (a.U_eq).

Calcul simplifié

Dans beaucoup de cas, il n’est pas nécessaire de faire appel à des calculs numériques et une méthode simplifiée peut être appliquée. Elle donne via l’application de certaines formules une valeur du coefficient de transmission thermique équivalent multiplié par son facteur de réduction (a.U_eq).

Le calcul se fait automatiquement en utilisant le logiciel PEB.

Les informations nécessaires sont les suivantes :

La hauteur moyenne de la partie du mur enterrée(z) ;
La résistance thermique du mur de l’environnement intérieur jusqu’à l’interface mur-sol (R_w).

Source: AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art F.2.4 et Art 15.2.3

Posted By : Sylvie 13 Mai, 2011

Propagation de la chaleur à travers une paroi

Une paroi séparant deux ambiances de températures différentes, constitue un obstacle plus ou moins efficace, au flux de chaleur qui va s’établir de la chaude vers la froide.

La chaleur va devoir :

pénétrer dans la paroi,
traverser les différentes couches de matériaux constituant la paroi,
traverser des couches d’air éventuelles,
et sortir de la paroi.

Outre la résistance thermique des différentes couches de matériaux (R), les coefficients thermiques utilisés sont les suivants :

Posted By : Sylvie 13 Mai, 2011

Coefficient de transmission thermique des nœuds constructifs

Le coefficient de transmission thermique des nœuds constructifs

Les performances thermiques de nœuds constructifs sont caractérisées par le coefficient de transmission thermique linéaire Ψ (exprimé en W/mK) ou le coefficient de transmission thermique ponctuel χ (exprimé en W/K). Ces coefficients de transmission thermique indiquent quel supplément doit être ajouté au transport de chaleur qui a été calculé à partir des valeurs U.

Ψ et χ sont déduits des flux thermiques par transmission à l’endroit des nœuds déterminés exactement par des calculs numériques validés et comparés avec les flux thermiques calculés de manière unidimensionnelle.

On peut également utiliser des valeurs par défaut. Dans ce cas, il faut garder en mémoire que les valeurs par défaut sont particulièrement défavorables. L’utilisation systématique de valeurs par défaut sur l’ensemble d’un bâtiment conduira, dans la plupart des cas, à une pénalisation particulièrement élevée.

Prise en compte des nœuds constructifs dans le calcul de la performance énergétique des bâtiments suivant la réglementation PEB

Il s’agit du flux thermique qui se produira à travers tous les nœuds constructifs d’un volume protégé lorsqu’on applique une différence de température de 1 Kelvin entre le volume protégé et l’environnement extérieur.

La réglementation PEB prévoit trois options possibles pour déterminer ce flux thermique et son impact sur le niveau K.

Option A : Méthode détaillée

Avec cette option, le flux thermique est déterminé le plus exactement possible par un calcul numérique de l’influence des nœuds constructifs à l’aide d’un logiciel validé. On peut choisir de calculer le bâtiment dans son ensemble ou de calculer séparément chacun des nœuds constructifs. Ce genre de calcul nécessite beaucoup d’effort et sera principalement utilisé pour valoriser des nœuds constructifs très performants.

Option B : Méthode des nœuds correctement réalisés du point de vue thermique dits « nœuds PEB conformes »

Cette option a pour objectif de permettre la prise en compte des nœuds constructifs d’une manière pragmatique et simple. Des recherches sur les logements existants ont montré que l’influence de nœuds constructifs bien étudiés s’élevait à environ 3 points K sur le niveau K total d’un logement. Si on peut montrer que les nœuds constructifs sont effectivement bien étudiés (à savoir : PEB-conformes), alors un supplément forfaitaire équivalent à 3 points K est prévu pour ces nœuds constructifs. Les nœuds constructifs qui ne satisfont pas les critères sont comptabilisés séparément.

Un nœud est considéré comme PEB-conforme (dans l’option B), s’il répond au moins à une des conditions suivantes :

a) il respecte au moins une des règles de base :

épaisseur de contact suffisante entre les couches isolantes adjacentes (cf. figure 1).
critères s’appliquant sur des éléments isolants interposés (cf. figure 2).
longueur minimale du chemin de moindre résistance thermique (cf. figure 3).

b) son coefficient linéique de transmission thermique est plus petit qu’une valeur limite, définie en fonction du type de nœud (0,15 W/mK pour un angle rentrant, 0,1 W/mK pour les raccords autour des portes et fenêtre, p. ex.).

Fig.1 Épaisseur de contact minimale.

Fig.2 Interposition d’un isolant.

Fig.3 Schéma de principe du chemin de moindre résistance thermique.

Source : CSTC-Contact n° 27 (3-2010).

L’avantage de cette méthode est d’éviter des calculs conséquents et d’encourager les maîtres d’œuvre à concevoir des nœuds constructifs thermiquement performants. Vu que l’option B prévoit une possibilité de démontrer d’une manière simple et particulièrement visuelle qu’un nœud constructif est bien étudié, cette option a pour avantage que le calcul total pour la prise en compte des nœuds constructifs est réduit à un minimum. Il n’est pas nécessaire ici de déterminer les valeurs Ψ et χ, ni les longueurs des nœuds constructifs linéaires ou le nombre des nœuds constructifs ponctuels.

Option C : Pénalité forfaitaire (à éviter absolument)

Lorsque le maître d’œuvre ne fait pas d’effort pour limiter la déperdition thermique au droit des nœuds constructifs, l’influence inconnue des nœuds constructifs sur la déperdition thermique totale est fixée par un supplément forfaitaire équivalent à 10 points sur le niveau K est, dans ce cas, appliqué. Cette option doit être évitée, car elle aboutit à des bâtiments de mauvaise qualité et d’ailleurs oblige à porter plus d’effort d’isolation sur les parois pour atteindre les valeurs K exigées par la réglementation.

Attention !

Des nœuds constructifs mal étudiés ou mal réalisés thermiquement provoqueront des ponts thermiques. Le maître d’œuvre reste responsable de réduire au minimum absolu les risques de désordres dus à ces ponts thermiques (condensation, moisissures).

Posted By : Sylvie 21 Avr, 2011

Résistance thermique d’échange superficiel

L’Arrêté du Gouvernement Wallon du 17 avril 2008, dans son Annexe VII, Article 5.3 spécifie les valeurs à prendre en compte comme résistance thermique d’échange superficiel selon l’environnement et la direction du flux :

	Direction du flux de chaleur
	ascendant	horizontal ⁽¹⁾	descendant
R_si [m²K/W]	0,10	0,13	0,17
R_se [m²K/W]	0,04	0,04	0,04
⁽¹⁾ valable pour une direction du flux de chaleur qui ne dévie pas de plus de 30° du plan horizontal.

Tableau 1 – Résistances thermiques d’échange R_si et R_se (en m²K/W).

Pour en savoir plus sur la résistance thermique d’échange superficiel.

Posted By : olivier 24 Mar, 2011

Coefficient de transmission thermique d’une fenêtre (Uw) ou d’une porte

Le coefficient de transmission thermique d’une fenêtre ou d’une porte simple

N.B.: la méthode présentée ci-dessous n’est valable que pour les fenêtres ou portes considérées comme simples, cas le plus courant dans nos régions.

Elle ne s’applique pas à une double fenêtre ou à une fenêtre à vantaux dédoublés.

Fenêtre simple.

Double fenêtre.

Fenêtre à vantaux dédoublés.

Détermination par essais

Le coefficient de transmission thermique d’une porte ou d’une fenêtre peut être déterminé avant pose par des essais réalisés conformément à la norme NBN EN ISO 12567-1 (ou -2 pour une fenêtre de toit). Ils peuvent aussi être réalisés sur exactement la même fenêtre ou porte avec les mêmes dimensions et les mêmes composants.

Détermination par calcul

Une fenêtre ou une porte est constituée de différentes parties qui ont chacune une surface et un coefficient de transmission thermique U déterminés.

l’encadrement (châssis) de la fenêtre ou de la porte (dans tous les cas) ;
le ou les vitrages (le cas échéant) ;
le ou les panneaux opaques (le cas échéant) ;
la ou les grilles de ventilation (le cas échéant).

Le contour des vitrages isolants et des panneaux est affecté d’une déperdition thermique supplémentaire résultant des effets combinés des encadrements, intercalaires, vitrages et panneaux (pont thermique linéaire).

L’ensemble de ces éléments permet de déterminer par calcul le coefficient de transmission thermique de la fenêtre Uw. Il s’agit de la valeur moyenne des coefficients de transmission thermique des différentes parties au pro rata de leurs surfaces, augmentées des déperditions linéiques aux rives des vitrages et panneaux.

avec :

U_g = le coefficient de transmission thermique du vitrage
A_g = l’aire du vitrage
U_f = le coefficient de transmission thermique de l’encadrement
A_f = l’aire de l’encadrement
U_p = le coefficient de transmission thermique du panneau
A_p = l’aire du panneau
U_r = le coefficient de transmission thermique de la grille de ventilation
A_r = l’aire de la grille de ventilation
ψ_g = le coefficient de transmission thermique linéique de l’intercalaire autour du vitrage
l_g = le périmètre visible du vitrage
ψ_p = le coefficient de transmission thermique linéique autour du panneau
l_p = le périmètre visible du panneau

Le calcul doit être effectué pour chaque fenêtre et porte.

Calcul simplifié

Pour un ensemble de fenêtres ayant un même type de vitrage, d’encadrement, de panneau de remplissage opaque et de grille de ventilation, et étant placées dans le même bâtiment, on peut adopter une seule valeur moyenne UW pour l’ensemble des fenêtres. Celle-ci tient compte d’une proportion fixe entre l’aire du vitrage et l’aire de l’encadrement ainsi que d’un périmètre du vitrage ou des intercalaires. On évite ainsi de devoir faire ce calcul pour chaque fenêtre.

La réglementation PEB fournit ainsi une formule simplifiée permettant d’évaluer l’efficacité énergétique d’une fenêtre en tenant compte de l’efficacité du châssis et du vitrage tout en supposant une bonne étanchéité à l’air.

		Partie vitrage et encadrement	Partie grille de ventilation
U_g ≤ U_f	U_w	= 0,7U_g + 0,3U_f + 3ψ_g	+ ∑A_r (U_r – U_g)/∑A_W,d	[W/m²K]
U_g > U_f	U_w	= 0,8U_g + 0,2Uf + 3ψ_g	+ ∑A_r (U_r – U_f)/∑A_W,d	[W/m²K]

avec :

U_vc = coefficient de transmission thermique U du vitrage.
U_ch = coefficient de transmission thermique U du châssis.
ψ_g= coefficient de transmission thermique linéique de l’intercalaire.
U_r = coefficient de transmission thermique de la grille de ventilation
∑A_r = aire totale des grilles de ventilation présentes
∑A_W,d = aire totale des fenêtres (déterminée sur la base des aires des baies des fenêtres)

La proportion varie suivant que le vitrage est thermiquement plus performant que l’encadrement, ou l’inverse. Généralement c’est le vitrage qui est le plus performant. Dans ce cas la formule de calcul devient, s’il n’y a ni grille ni panneau :

U_W,T= 0,7 U_g+0,3 U_f+3 ψ_g

Ce qui revient à considérer : 70 % de vitrage, 30 % d’encadrement et 3 m d’intercalaire par m² de fenêtre.

Si la fenêtre comprend des grilles de ventilation et des panneaux opaques la formule se complique. Elle tient compte de l’influence de ces éléments sur le résultat final (pour les calculs, se référer aux formules 20 et 21 de l’Art 8.5 de l’Annexe 7).

Source : AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art 8.5

L’influence du volet (Uws)

En été, la présence d’un volet à l’extérieur améliore les moyens dont dispose le bâtiment pour résister à la surchauffe.

En hiver, un volet placé à l’extérieur d’une fenêtre apporte une résistance thermique supplémentaire lorsqu’il est fermé. Bien sûr, il n’est pas fermé en permanence et le taux de fermeture variera d’une fenêtre à l’autre. La législation PEB en Belgique suppose qu’il sera fermé 8 heures par jour.

La résistance thermique de l’ensemble fenêtre-volet s’exprime de la manière suivante :

R_ws = R_w + ΔR

ΔR dépendra de deux caractéristiques :

La résistance thermique totale du volet lui-même, R_sh ;
La fente totale effective entre les bords du volet et les bords de l’ouverture du jour de la fenêtre b_sh = b₁ + b₂ + b₃ . b₁, b₂ et b₃ sont respectivement la moyenne des ouvertures des fentes en bas, en haut et sur les côtés du volet.

Attention, la fente sur le côté du volet (b3) n’est comptée qu’une fois parce que les fentes situées dans le haut et dans le bas ont une plus grande influence.

R_sh est calculé de la même manière que les autres éléments de construction.

Cas particuliers :

Le calcul se fait suivant la norme NBN EN ISO 10211 dans le cas d’un volet à composition hétérogène ;
Le calcul se fait suivant la norme NBN EN ISO 10077-2 dans le cas d’un élément profilé ;
Rsh = 0 dans le cas d’un volet inconnu.

Lorsque R_sh et b_sh sont déterminées, ΔR est calculé à partir des formules reprises dans le tableau 3 extrait de l’Art. 8.4.5 de l’Annexe B1 de l’AGW du 15 mai 2014.

Classe	Perméabilité à l’air du volet en position fermée	b_sh [mm]	ΔR [m²K/W]⁽¹⁾
1	Perméabilité très élevée	35 < b_sh	0,08
2	Perméabilité élevée (le volet est lui-même étanche à l’air).	15 < b_sh < 35	0,25 . R_sh + 0,09
3	Perméabilité moyenne (le volet est lui-même étanche à l’air)	8 < b_sh < 15	0,55 . R_sh + 0,11
4	Perméabilité faible (le volet est lui-même étanche à l’air).	b_sh < 8	0,80 . R_sh + 0,14
5	Perméabilité très faible (le volet est lui-même étanche à l’air).	b_sh < 3 et b₁ + b₃ = 0 ou₍₂₎ b₂₍₃₎ + b₃ = 0	0,95 . R_sh + 0,17
⁽¹⁾Les valeurs ΔR sont valables pour R_sh < 0,3 m²K/W (R_sh est la résistance thermique du volet même, déterminée selon le chapitre 6 si celui-ci est d’application, selon la NBN EN ISO 10211 dans le cas d’un volet à composition hétérogène ou selon la NBN ISO 10077-2 dans le cas d’un élément profilé). ⁽²⁾Ce cas suppose la présence de joints d’étanchéité autour d’au moins 3 côtés du volet et que du côté restant la fente soit inférieure ou égale à 3 mm. ⁽³⁾La classe 5 (perméabilité très faible) peut également être adoptée si une mesure du débit d’air au travers du volet fermé démontre que ce débit d’air n’est pas supérieur à 10 m³/h.m² (avec une différence de pression de 10 Pa – essai selon la NBN EN 12835. Des conditions supplémentaires pour la classe 5 sont disponibles dans la NBN EN 13125 par type de volet.

Tableau 3 : résistance thermique additionnelle de la couche d’air et du volet fermé.

ΔR étant ainsi connu, la résistance thermique de l’ensemble fenêtre volet Rws peut être calculée.
Le coefficient de conductivité thermique U_ws est finalement obtenu par la formule :

U_ws = 1 / R_ws

Le logiciel PEB permet de calculer automatiquement U_ws à partir des informations introduites.

Les caisses à volets roulants

Attention, la pose de volets suppose dans certains cas la présence de caisses à volets. Lorsqu’elles sont encastrées dans la façade, il faudra être très attentif à maintenir la continuité de la couche isolante et l’étanchéité à l’air du bâtiment. Cela n’est pas toujours facile. Les détails techniques doivent être étudiés avec soin dès de le début de la conception de l’immeuble.

Source: AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art 8.4.5

Posted By : olivier 24 Mar, 2011

Coefficient de transmission thermique d’une paroi (U)

Généralités

Le coefficient de transmission thermique d’une paroi est la quantité de chaleur traversant cette paroi en régime permanent, par unité de temps, par unité de surface et par unité de différence de température entre les ambiances situées de part et d’autre de la paroi.
Le coefficient de transmission thermique est l’inverse de la résistance thermique totale (R_T) de la paroi.

U = 1 / R_T

> U (ou k) s’exprime en W/m²K
Plus sa valeur est faible et plus la construction sera isolée.

Pour calculer le coefficient U d’une paroi, rendez-vous sur la page « Calculs » – catégorie « Enveloppe » !

Posted By : olivier 24 Mar, 2011

Résistance thermique d’échange superficiel d’une paroi (Rsi et Rse)

La transmission de la chaleur de l’air ambiant à une paroi et vice versa se fait à la fois par rayonnement et par convection.

…..

Le coefficient d’échange thermique superficiel entre une ambiance intérieure (h_i) et une paroi est la somme des quantités de chaleur transmise entre une ambiance intérieure et la face intérieure d’une paroi, par convection et par rayonnement, par unité de temps, par unité de surface de la paroi, et pour un écart de 1 K entre la température de la résultante sèche de l’ambiance et la température de surface.

> h_i s’exprime en W/m²K.

La résistance thermique d’échange d’une surface intérieure (R_si) est égale à l’inverse du coefficient d’échange thermique de surface intérieure h_i_.

R_si= 1/h_i

> R_si s’exprime en m²K/W.

Le coefficient d’échange thermique superficiel entre une paroi et une ambiance extérieure (h_e) est la somme des quantités de chaleur transmise entre la face extérieure d’une paroi et une ambiance extérieure, par convection et par rayonnement, par unité de temps, par unité de surface de la paroi, et pour un écart de 1 K entre la température de la résultante sèche de l’ambiance et la température de surface.

> h_e s’exprime en W/m²K.

La résistance thermique d’échange d’une surface extérieure (R_se) est égale à l’inverse du coefficient d’échange thermique de surface extérieure h_e_.

R_se= 1/h_e

> R_se s’exprime en m²K/W.

Les différences de valeur entre R_si et R_se ne proviennent pas de la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur mais bien des mouvements d’air plus importants à l’extérieur qu’à l’intérieur, ce qui influence le transfert de chaleur par convection.

Les valeurs des résistances thermiques d’échange superficiel R_i et R_e sont données dans un tableau extrait de la réglementation thermique.

Posted By : olivier 24 Mar, 2011

Résistance thermique d’une couche d’air (Ra)

Définition d’une couche d’air

Pour qu’un espace vide situé à l’intérieur d’une paroi soit considérée comme une couche d’air, dans le cadre de la réglementation, il faut que les conditions suivantes soient remplies (source : Annexe VII de l’AGW du 17 avril 2008, Art. 5.4.2.1):

la couche d’air doit être délimitée par deux plans parallèles qui sont perpendiculaires à la direction du flux thermique ;
les deux faces de ces plans sont non-réfléchissants (c’est le cas de la plupart des matériaux de construction traditionnels)¹ ;
l’épaisseur de la couche d’air ne peut dépasser 30 cm ;
l’épaisseur de la couche d’air doit 10 fois plus petite que sa longueur et sa largeur ;
il ne peut pas y avoir de passage d’air entre la couche d’air et l’environnement intérieur du bâtiment².

¹Si une des couche au moins est réfléchissante, il faut se référer aux annexes B.2 et B.3 de la NBN EN ISO 6946.
²Dans le cas contraire, la couche d’air et toutes les couches de matériaux situés du côté intérieur par rapport à celle-ci, ne sont pas pris en considération.

R_a, la résistance thermique d’une couche d’air plane est l’inverse de la quantité de chaleur qui est transmise en régime permanent de la face chaude de la couche d’air vers la face froide, par conduction, convection et rayonnement, par unité de temps, par unité de surface et pour un écart de 1 K entre les températures des faces chaudes et froides.

> R_a s’exprime en m²K/W.

Définition d’une couche d’air non-ventilée

Une couche d’air sera considérée comme « non-ventilée » lorsque la surface des ouvertures entre cette couche d’air et l’environnement extérieur ne dépasse pas 5 cm²

par m de longueur dans le cas d’une paroi verticale ou
par m² de surface dans le cas d’une paroi horizontale³.

³Une paroi inclinée sera considérée comme verticale dès que sa pente dépasse 30°. Dans le cas contraire, elle sera considérée comme horizontale.

NB : Une paroi inclinée sera considérée comme verticale dès que sa pente dépasse 30°. Dans le cas contraire, elle sera considérée comme horizontale.

Les résistances thermiques des couches d’air non ventilées R_a sont données dans un tableau extrait de la réglementation thermique en fonction de l’épaisseur de la lame d’air et de la direction du flux.

Définition d’une couche d’air peu ventilée

Une couche d’air sera considérée comme « peu ventilée » lorsque la surface des ouvertures entre cette couche d’air et l’environnement extérieur est comprise entre 5 cm² et 15 cm²

par m de longueur dans le cas d’une paroi verticale ou
par m² de surface dans le cas d’une paroi horizontale (pente<30°).

Dans ce cas, on peut considérer pour cette couche une résistance thermiques R_a correspondant à la moitité de celle donnée pour une couche d’air non-ventilée d’épaisseur équivalente. De plus, la résistance thermique globale prise en compte pour les couches de construction entre la couche d’air et l’environnement extérieur sera limitée à maximum 0,15 m²K/W.

Définition d’une couche d’air fortement ventilée

Une couche d’air sera considérée comme « fortement ventilée » lorsque la surface des ouvertures entre cette couche d’air et l’environnement extérieur dépasse plus de 15 cm²

par m de longueur dans le cas d’une paroi verticale ou
par m² de surface dans le cas d’une paroi horizontale (pente<30°).

Dans ce cas, on considère pour cette couche une résistance thermique R_a nulle et la valeur R_si sera utilisée comme valeur caractéristique de la résistance thermique d’échange superficiel extérieur (R_se=R_si).

Posted By : olivier 24 Mar, 2011

Résistance thermique d’une couche de matériau (R)

La perméance thermique d’une couche de matériau

La perméance thermique (P) indique la quantité de chaleur qui se propage :

en 1 seconde,
à travers 1 m² d’une couche de matériau,
d’une épaisseur déterminée,
lorsque la différence de température entre les deux faces est de 1 K (1 K = 1 °C).

> La perméance thermique s’exprime en W/m²K.

Plus la perméance thermique est élevée, plus la couche laisse passer la chaleur.
Ce coefficient est valable aussi bien pour les matériaux homogènes que pour les matériaux non-homogènes.

Matériau homogène : P = λ / d où d = épaisseur de la paroi.
Matériau non-homogènes : P est déduite d’essais effectués en laboratoire.

La résistance thermique d’une couche de matériau

La notion de perméance thermique est peu utilisée. Elle permet d’introduire et de mieux comprendre la résistance thermique (R) qui est l’inverse de la perméance thermique.

R = 1 / P

> Elle s’exprime en m²K/W.

C’est la mesure de performance isolante de la couche de matériau. Plus la résistance thermique est élevée, plus la couche est isolante.
Ce coefficient est valable aussi bien pour les matériaux homogènes que pour les matériaux non homogènes.

Matériau homogène

La résistance thermique est obtenue par le rapport entre l’épaisseur (en m) et la conductivité thermique de la couche du matériau (en W/m.K) :

R = d / λ

Matériau non-homogène

La résistance thermique utile R_uest déduite d’essais effectués en laboratoire.

La valeur déclarée

La valeur déclarée R_D d’une couche de matériau de construction est généralement fournie par son fabricant. Cette valeur est certifiée sur base d’un agrément technique (ATG, CE, ETA, ETZ, …). Elle est obtenue dans des conditions de référence données de température et d’humidité (d’après les principes donnés dans la EN ISO 10456).

Les valeurs de calcul

À partir de cette valeur R_D, il est possible de déduire les valeurs de calcul de la conductivité thermique R_U,i et R_U,e qui correspondent aux conditions d’utilisation du matériau (interne ou externe).

Il existe un site officiel ( www.epbd.be) qui indique, pour les trois régions belges, les valeurs R_U,i et R_U,e de certains matériaux qui peuvent être utilisées pour le calcul des performances thermiques des parois suivant la réglementation PEB.

Les valeurs de calcul par défaut

Des valeurs de calcul R_U,i par défaut peuvent toujours être utilisées lorsque le matériau ne possède pas de valeur R_D certifiée ou n’est connu que par sa nature. Ces valeurs sont reprises dans un tableau de la réglementation.

La résistance thermique d’une couche de matériau homogène d’épaisseur variable

Dans les parois de l’enveloppe du volume protégé, certaines couches peuvent avoir des épaisseurs variables.

Exemples :

Un béton de pente
(peu d’influence sur la résistance thermique totale).

Une couche d’isolant à épaisseur variable
(grande influence sur la résistance thermique totale).

Méthode simplifiée

La résistance thermique de cette couche peut être déterminée de manière sécuritaire en considérant que son épaisseur est partout égale à son épaisseur la plus faible d_min -> R = d_min/λ.

Épaisseur d_min

Méthode précise

Si la différence de pente entre les deux faces de la couche est inférieure à 5 %, une méthode de calcul existe pour quantifier avec plus de précision les performances thermiques de la paroi. Celle-ci est décrite dans l’Annexe B1 de l’AGW du 15 mai 2014 à l’Art. 7.4.

Elle consiste à décomposer la paroi en éléments partiels de formes déterminées et à calculer à l’aide de formules directement la valeur U de chacun de ces éléments.

Décomposition de la paroi en éléments partiels.

Les formes de base :

Rectangulaire

U = 1/R₁. ln [1 + R₁/R₀]

Triangulaire avec partie la plus épaisse à la pointe

U = 2/R₁. [(1 + R₀/R₁) . ln (1+R₁/R₀) – 1]

Triangulaire avec partie la plus mince à la pointe

U = 2/R₁. [1 – R₀/R₁ . ln (1+R₁/R₀)]

Avec :

R₁: Résistance thermique maximale de la couche inclinée
R₀: Résistance thermique globale de l’élément d’environnement à environnement sans R₁.

Un outils de calcul développé par l’IBGE existe et est disponible ici. XLS

Si par contre, la différence de pente entre les deux faces de la couche est supérieure à 5%, cette méthode ne s’applique pas et un calcul numérique doit être réalisé.

La résistance thermique d’une couche de mousse de polyuréthane (PUR) projetée in situ

Il est difficile d’évaluer l’épaisseur exacte d’une couche de mousse de polyuréthane projetée in situ.

PUR projeté.

C’est la raison pour laquelle la résistance thermique R de cette couche est multipliée par un terme correctif a qui varie en fonction du type d’application.

R _{PUR projeté} = a x R _{PUR en plaque}

a vaut 0.85 pour les applications en toiture.
a vaut 0.925 pour les applications sur sol.

Source: AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art 7. 3

PUR projeté en toiture.

PUR projeté sur sol.

La résistance thermique d’une couche de maçonnerie

Une maçonnerie est constitué de briques ou de blocs assemblés et solidarisés entre eux par du mortier. La résistance thermique d’une couche de maçonnerie devra donc prendre en compte l’épaisseur de ce joint de mortier.

Si cette épaisseur est inférieure à 3 mm, on peut considérer que les briques ou blocs sont collés. Dans ce cas, le coefficient de conductivité thermique utile λ_U de la maçonnerie est égal à celui des briques ou blocs. La résistance thermique de la couche est donc égale à l’épaisseur de la maçonnerie divisée par le coefficient de conductivité thermique de la brique ou du bloc.

R = d_U,maç / λ_{U,brique/bloc}

Blocs collés.

Si cette épaisseur est supérieure à 3 mm, il faudra tenir compte de la présence des joints pour déterminer le coefficient de conductivité thermique λ_U moyen de la maçonnerie.

λ_U,moyen = (λ_{U,brique/bloc} x Surface _brique/bloc + λ_U,jointx Surface _joint) / Surface _totale

Surface_joint = (l + h + d) x d
Surface_brique/bloc = l x h
Surface_totale = (l + d) x (h + d)

La résistance thermique de la couche est donc égale à l’épaisseur de la maçonnerie divisée par le coefficient de conductivité thermique moyen.

R = d_maç / λ_U,moyen

Valeurs par défaut

Lorsque la proportion de joints n’est pas connue,

si la conductivité thermique des joints est inférieure à des biques ou blocs, on peut considérer la maçonnerie comme collée (donc sans joints) ;
si la conductivité thermique des joints est supérieure à des biques ou blocs, on peut considérer :
- la fraction joints égale à 16 % pour les maçonneries intérieures et
- la fraction joints égale à 28 % pour les maçonneries extérieures.

Source: AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art. G.3.1

La résistance thermique d’une couche non homogène d’un élément de construction avec structure bois

Les parois du volume protégé peuvent contenir des couches de matériaux non-homogènes dans lesquelles une structure bois est incorporée et dont le reste de l’espace est occupé par un matériau isolant.

Exemples :

chevrons d’une toiture inclinée ;
gîtage d’une toiture plate, d’un plafond ou d’un plancher en bois;
structure d’une façade légère à ossature bois ;
…

Façades et plancher à ossature bois.

Toit incliné à chevrons.

Cette structure affaiblit le pouvoir isolant de la couche. Il faut donc en tenir compte pour en calculer la résistance thermique.

Celle-ci dépend de la fraction bois. Dans le cas d’une structure régulière, la fraction bois est égale à la largeur des éléments en bois divisée par la distance moyenne entre les éléments (d’axe en axe).

% bois = d / l moyen

Cette fraction est généralement augmentée de 1 % pour tenir compte des entretoises.

Calcul de la résistance thermique de la couche

La résistance thermique de la couche se calcule donc en utilisant un coefficient de conductivité thermique λ_U moyen.

λ_U,moyen = λ_U,bois x % bois + λ_U,isolant x (100 % – % bois)

La résistance thermique de la couche est donc égale à l’épaisseur de la couche divisée par le coefficient de conductivité thermique moyen.

R = d / λ_U,moyen

Valeurs par défaut

La réglementation propose l’utilisation de valeurs par défaut. Elles correspondent aux limites supérieures des valeurs les plus courantes en fonction du type de paroi. Celles-ci sont reprises dans le tableau suivant :

Structure en bois	Fraction de bois (valeur par défaut)
Toiture à pannes (pannes-structure portante primaire)	0,11
Toiture à pannes (chevrons-structure portante secondaire)	0,20
Toiture à fermes (fermettes-structure portante secondaire)	0,12
Planchers en bois (poutres-structure portante secondaire)	0,11
Parois à ossature en bois	0,15

Source: AGW du 15 mai 2014, Annexe B1, Art G.4

Posted By : Sylvie 26 Oct, 2007

Condensation : généralités

La condensation se produit si, à un endroit, la pression partielle de vapeur devient égale à la pression de vapeur de saturation correspondant à la température régnant
à cet endroit.

Posted By : 5 Oct, 2007

Niveau d’isolation thermique : niveau K

La méthode de calcul

Les 3 Régions du pays imposent un niveau d’isolation thermique global des bâtiments minimum pour les constructions nouvelles ou rénovations lourdes.

Voici en résumé les principes de ce calcul. Pour obtenir tous les détails réglementaires de la méthode, on consultera utilement l’annexe VII de la réglementation relative à la P.E.B.

Calculs

Pour accéder à un petit logiciel de calcul du niveau K simplifié (ancienne norme NBN B 62-301) d’un bâtiment donné.

Étape 1 : délimiter le volume protégé V

Le volume protégé V d’une construction est constitué par l’ensemble des locaux chauffés (directement ou non).

Délimiter le volume protégé revient à séparer ces locaux d’autres locaux non chauffés. En général, c’est la couche isolante qui détermine ce volume. Un grenier qui sert de chambre fait donc partie du volume protégé, même s’il n’y a pas de radiateur installé.

Dans le premier cas, la cave et le garage ne sont pas chauffés; dans le deuxième cas, il s’agit de deux locaux utilisés et chauffés. En toute logique, on souhaite que ce soit l’ensemble de la frontière de ce volume chauffé qui réponde à un minimum de qualité thermique.

Étape 2 : repérer la superficie de déperdition thermique At

La superficie de déperdition At est la somme de toutes les superficies de toutes les parois qui séparent le volume protégé :

de l’ambiance extérieure (1),
du sol (2),
des espaces voisins qui n’appartiennent pas à un volume protégé (3).

Remarque : les parois mitoyennes ne sont donc pas comptabilisées (puisque le delta de température est considéré comme nul ou négligeable).

Étape 3 : calculer le coefficient de transfert thermique par transmission du bâtiment Ht

H_T = H_D+H_g+H_U [W/K]

où :

HD = coefficient de transfert thermique par transmission à travers les parois directement en contact avec l’extérieur [W/K] ;
Hg= coefficient de transfert thermique par transmission à travers les parois en contact avec le sol [W/K];
HU=coefficient de transfert thermique par transmission à travers les parois en contact avec des espaces non-chauffés [W/K];

Chacun de ces coefficients est calculé, pour chaque paroi, de manière générique par la formule suivante :

où :

α : coefficient de pondération tenant compte de l’environnement de la paroi [0<α<1 (environnement extérieur)]La valeur de ce coefficient de pondération « a » a pour but de diminuer les déperditions des parois qui ne sont pas directement en contact avec la température extérieure. Ainsi, en toute logique, on considérera des déperditions différentes selon qu’un même mur soit en contact avec le sol, un espace non chauffé ou l’environnement extérieur.

A_i : surface de l’élément de construction i de l’enveloppe du bâtiment, déterminée avec les dimensions extérieures [m²];
U_i : valeur U de l’élément de construction i de l’enveloppe du bâtiment, déterminée avec les dimensions extérieures [W/m²K];
l_k : longueur du pont thermique linéaire k présent determinée avec les dimensions extérieures [m];
_k : coefficient de transmission thermique linéique du pont thermique linéaire k [W/mK];
_l : coefficient de transmission thermique ponctuel du pont thermique ponctuel l [W/K].

Étape 4 : déterminer le coefficient de transfert de chaleur moyen du bâtiment « Um »

U_m=H_t/A_t[W/m²K]

Le coefficient Um est donc obtenu par le rapport entre le coefficient de transfert thermique total (H_t) et la surface de déperditions du volume protégé (A_t). Cette valeur nous donne une idée de la déperdition énergétique moyenne par m² de surface déperditive.

Étape 5 : déterminer la compacité volumique du bâtiment V/At

La compacité volumique est le rapport entre le volume protégé V et la superficie de déperditions At du bâtiment.

C=V/At [m]

Plus grande est la compacité, plus petite est la perte d’énergie par m³ chauffé. La réglementation sera dès lors moins sévère pour des bâtiments avec grande compacité (ex : bloc d’appartements).

À noter que l’on peut en déduire une réflexion sur le plan de la composition architecturale : l’habitation « 4 façades » entourée d’un jardin n’est pas une bonne solution sur le plan environnemental (déperditions par m² élevées…).

Étape 6 : déterminer le niveau K du bâtiment

La réglementation définit conventionnellement le niveau K par la relation :

K= 100 U_m/U_m,réf

Compacité	U_m,réf
V/A_t < 1 m	U_m,réf = 1
1 m < V/A_t < 4 m	U_m,réf = (C+2) / 3
4 m < V/A_t	U_m,réf = 2

Le niveau K est donc directement fonction de la compacité volumique V/A_t et du coefficient moyen de transmission thermique U_m.

Exemple.

Si le Umoyen de l’enveloppe (= U_m) est de 0,6 et que la compacité est de 0,9 m , le niveau « K » du bâtiment est « K60 ».
Mais un même Umoyen pour un bâtiment de compacité volumique 5 (immeuble d’appartements) entraîne une valeur « K30 ».
Et si la compacité volumique est de 2, K = (300 x 0,6) / (2 + 2) = 45, soit un bâtiment déclaré « K45 ».

Il est alors possible de comparer ce niveau à celui exigé par la Réglementation :

Calculs

Pour accéder à un petit logiciel de calcul du niveau K simplifié (ancienne norme NBN B 62-301) d’un bâtiment donné.

Remarques

Comme ce logiciel vous le montre, à partir du « K », il est possible d’établir un bilan énergétique très simplifié du bâtiment.
Un logiciel beaucoup plus complet Le logiciel PEB est accessible
- via le site portail de l’énergie en Région wallonne :
  http://energie.wallonie.be/

Exemple chiffré

Voici les données de ce bâtiment très simplifié :

Mur extérieur avec 5 cm laine min.
U= 0,55 [W/m²K] .

Toiture avec 6 cm PS.
U= 0,48 [W/m²K].

Plancher avec 3 cm PS.
U= 0,82 [W/m²K] sur terre-plein
U= 0,73 [W/m²K] sur garage.

Porte extérieure : U_d = 3,5 [W/m²K]
Châssis bois + Double Vitrage : U_w = 2,69 [W/m²K].

Calculs

Pour accéder un exemple du logiciel de calcul du K d’un bâtiment.

Posted By : 25 Sep, 2007

Inertie thermique

Les matériaux lourds de la construction tels que béton, brique, pierre, etc. ont une grande capacité à stocker de la chaleur. Le rayonnement solaire irradiant une paroi de brique ou de béton est, en partie, absorbé par celui-ci, transformé en chaleur et accumulé en son sein.
Cette paroi peut aussi prendre de la chaleur à de l’air plus chaud qu’elle.
La chaleur sera restituée dès que la température de l’air environnant est plus basse que celle de la surface du matériau (par convection) ou/et dès que la température de surface d »objets avoisinants descend en-dessous de celle de la paroi en question (par rayonnement).

L’inertie thermique peut simplement être définie comme la capacité d’un matériau à stocker de la chaleur et à la restituer petit à petit. Cette caractéristique est très importante pour garantir un bon confort notamment en été, c’est-à-dire pour éviter les surchauffes.

Cette capacité permet de limiter les effets d’une variation « rapide » de la température extérieure sur le climat intérieur par un déphasage entre la température extérieure et la température de surface intérieure des murs et par amortissement de l’amplitude de cette variation. Un déphasage suffisant permettra par exemple que la chaleur extérieure « n’arrive » qu’en fin de journée dans l’habitat, période où il est plus facile de le rafraîchir grâce à une simple ouverture des fenêtres.

L’inertie thermique d’un matériau est évaluée à l’aide des deux paramètres suivants :

la diffusivité : α = λ / (ρ * c) [m²/s]
l’effusivité : E = √ (λ * ρ * c) [ J.K^-1.m^-2.s^-1/2]

où :

ρ la masse volumique du matériau en [kg.m^-3]
c la capacité thermique massique du matériau en [J.kg^-1.K^-1]

Physiquement, la diffusivité thermique détermine la vitesse avec laquelle la température d’un matériau va évoluer en fonction des sollicitations thermiques extérieures.

L’effusivité d’un matériau est sa capacité à échanger de l’énergie thermique avec son environnement. Lorsqu’on marche sur du sable chaud, on ressent une sensation de brûlure. Le sable impose sa température à notre corps, de manière plus importante que notre corps impose sa température au sable, car il possède une plus grande effusivité que le pied.

Pour garantir le confort d’été (éviter les surchauffes) on essaiera d’utiliser un matériau possédant les caractéristiques suivantes :

une faible diffusivité, pour que l’échange d’énergie thermique entre le climat extérieur et le climat intérieur se fasse le plus lentement possible (inertie en transmission).
une forte effusivité thermique pour que le mur stocke au maximum la fraîcheur dans les éléments en contact avec l’intérieur du bâtiment (inertie par absorption).

Exemple de l’évolution des températures intérieures lors d’une journée d’été dans un bâtiment à forte inertie et dans un bâtiment à faible inertie.

Posted By : 25 Sep, 2007

Condensation de surface

L’air intérieur ayant une température, une humidité relative et une pression donnée, peut arriver en contact avec une surface de température plus faible. Au contact, l’air se refroidit et la température qu’il atteint dans le voisinage de la surface peut se retrouver en dessous du point de rosée. Il apparaît alors de la condensation dite de surface (la pression de vapeur dans l’air atteint la pression de saturation).

Exemple de représentation sur le diagramme de l’air humide.

La figure ci-dessous montre l’évolution de l’état de cet air sur le diagramme de l’air humide : pour un air à 20 °C, 50 % d’HR et 1013 hPa, la condensation apparaît lorsque la température est réduite à 10 °C ou moins (à pression constante).

Dans les bâtiments, la condensation de surface apparaît d’abord sur les vitres, les châssis métalliques sans coupure thermique, les conduites d’eau froide, et sur les parties froides de l’enveloppe. Cette condensation lorsqu’elle est localisée en un endroit précis dénonce la présence d’un pont thermique. Celle-ci peut de plus entrainer l’apparition de moisissures.

Pour empêcher la condensation de surface, il faut :

Avoir une qualité suffisante de l’isolation de l’enveloppe de façon à ce que la température de la face intérieure de celle-ci ne descende pas en dessous de 17.5 °C.
Diminuer par ventilation complémentaire l’humidité relative de l’air intérieur.
Chauffer la face intérieure des parois froides.

Si ces mesures ne sont pas applicables ou insuffisantes, la seule façon de limiter les dégâts est de traiter la surface des parois pour empêcher la pénétration de l’eau de condensation par capillarité dans les parois, et de pouvoir recueillir et évacuer l’eau condensée.

Posted By : 25 Sep, 2007

Oxydation des accessoires de toiture

Les causes principales qui accélèrent l’oxydation des accessoires de toiture métalliques sont

La production d’acide par les membranes bitumineuses

Sous l’action des rayonnements UV, les bitumes produisent de l’acide. Cet acide peut être fortement concentré lorsque la quantité d’eau présente sur la toiture est faible (rosée matinale en zone rurale avec faible écoulement). Lorsque cet acide atteint les accessoires ou évacuations en métal, il provoque une corrosion rapide de ceux-ci.

Le contact entre le bitume et le métal ne pose pas de problème, c’est l’acide généré sur la surface bitumineuse qui en coulant sur le métal provoque sa corrosion.

Les causes de ce phénomène ne sont pas encore connues avec certitude, mais le processus semble être inversement proportionnel à la qualité de la protection UV de l’étanchéité.

Il convient donc pour éviter les dégâts de protéger efficacement la membrane d’étanchéité bitumineuse contre les rayonnements UV. Si la membrane n’est pas protégée parce que ce n’est pas nécessaire (membranes APP), il faut utiliser des accessoires avals en matières synthétiques ou, lorsqu’ils sont métalliques, protéger ceux-ci par à l’aide d’un enduit adapté entretenu régulièrement.

Les couples galvaniques

La combinaison de différents métaux peut engendrer un risque de corrosion du métal le moins noble du couple galvanique et ce, d’autant plus que les métaux du couple sont éloignés sur l’échelle des potentiels galvaniques.

Il convient donc d’éviter de mettre en contact direct deux métaux de potentiels galvaniques très différents ou d’utiliser un métal moins noble en aval d’un métal dont le potentiel galvanique est plus élevé.

En pratique on évitera de mettre en contact, le cuivre avec le zinc, l’acier, l’acier galvanisé ou l’aluminium, ou de le placer en amont de ceux-ci.

Le contact direct peut être évité en plaçant entre les deux métaux une couche de désolidarisation durable.

Les dépôts de matières organiques

La décomposition des matières organiques produit de l’acide.
Lorsque des dépôts de feuilles, branchages, algues ou mousses maintiennent une humidité acide permanente contre le métal des accessoires, celui-ci se corrode.

Un nettoyage régulier de la toiture, surtout s’il y a des arbres à proximité, s’avère utile.

Les zones de stagnation doivent être évitées à proximité des accessoires métalliques.

La pollution

En zone industrielle on constate une corrosion plus rapide des accessoires métalliques.
Elle est due aux fumées acides.

La corrosion est plus importante à proximité des cheminées.

Echelle des potentiels galvaniques de certains métaux utilisés dans le bâtiment

Métaux plus nobles	Acier inoxydable
	Brasure à l’argent
	Cuivre
	Plomb
	Brasure plomb-étain
	Fonte
	Acier / Fer
	Aluminium

Métaux moins nobles	Zinc

Posted By : 25 Sep, 2007

Conductivité thermique d’un matériau

Représentation physique

La conductivité thermique (λ) est une caractéristique propre à chaque matériau.
Elle indique la quantité de chaleur qui se propage par conduction thermique :

en 1 seconde,
à travers 1 m² d’un matériau,
épais d’un 1 m,
lorsque la différence de température entre les deux faces est de 1 K (1 K = 1 °C).

> La conductivité thermique s’exprime en W/mK.

Plus la conductivité thermique est élevée, plus le matériau est conducteur de chaleur. Plus elle est faible, plus le produit est isolant.

Ce coefficient n’est valable que pour les matériaux homogènes. Il n’a pas de sens pour les matériaux hétérogènes au travers desquels la chaleur se propage en même temps par conduction, convection et rayonnement.

Le coefficient de conductivité thermique λ d’un matériau varie en fonction de la température et de l’humidité de celui-ci.
Les documentations technico commerciales des matériaux devront donc préciser avec la valeur du λ les conditions dans lesquelles cette valeur est obtenue (et utilisable!). On tâchera de s’approcher des valeurs normales d’utilisation (Température entre 10 °C et 20 °C).

Pratiquement on distinguera :

λ_i	Conductivité thermique d’un matériau dans une paroi intérieure ou dans une paroi extérieure, à condition que le matériau soit protégé contre l’humidité due à la pluie ou à la condensation.
λ_e	Conductivité thermique d’un matériau dans une paroi extérieure qui n’est pas protégé contre l’humidité due à la pluie ou à la condensation.

Remarque : λ est une caractéristique physique du matériau indépendant de sa forme.

Échelle de valeurs

Les coefficients de conductivité thermique des matériaux varient énormément en fonction de la nature de ceux-ci. (Valeurs par défaut extraites de l’annexe B1 de l’AGW du 15 mai 2014).

Les métaux : 35 (plomb) à 380 (cuivre) W/mK ;
Les pierres : 1.4 (pierre demi-fermes) à 3.5 (pierres lourdes) W/mK :
Les bétons lourds : 1.3 (non armé sec) à 2.2 (armé humide) W/mK ;
Les briques : 0.22 (léger sec) à 1.61 (lourd humide) W/mK ;
Le bois : 0.13 (résineux sec) à 0.20 (feuillu humide) W/mK ;
Les isolants : 0.035 (polyuréthane revêtu) à 0.090 (vermiculite expansée en panneau) W/mK.

Ainsi, :

le cuivre est plus de 10.000 fois plus conducteur de chaleur que le polyuréthane.
le polyuréthane conduit 100 fois moins la chaleur que la pierre lourde !

Valeurs reconnues pour les matériaux de construction

La valeur déclarée

La valeur déclarée λ_D d’un matériau de construction est généralement fournie par son fabricant. Cette valeur est certifiée sur base d’un agrément technique (ATG, CE, ETA, ETZ, …). Elle est obtenue dans des conditions de référence données de température et d’humidité (d’après les principes donnés dans la EN ISO 10456).

Les valeurs de calcul

À partir de cette valeur λ_D, il est possible de déduire les valeurs de calcul de la conductivité thermique λ_U,i et λ_U,e. Ces valeurs sont en fait recalculées pour des conditions spécifiques à l’utilisation du matériau (interne ou externe). Il existe un site officiel qui indique, pour les trois régions belges, les valeurs λ_U,i et λ_U,e de certains matériaux qui peuvent directement être utilisées pour le calcul des performances thermiques des parois suivant la réglementation PEB : www.epbd.be

Les valeurs de calcul par défaut

Des valeurs de calcul λ_U,i et λ_U,e par défaut peuvent toujours être utilisées lorsque le matériau ne possède pas de valeur λ_D certifiée ou n’est connu que par sa nature. Ces valeurs sont reprises dans divers tableaux de la réglementation.

Posted By : 25 Sep, 2007

Casse thermique

Ce phénomène concerne essentiellement les vitrages absorbants et éventuellement les vitrages réfléchissants dont la température peut augmenter plus fort que celle des vitrages clairs.

Le verre en chauffant aura tendance à se dilater comme n’importe quel autre corps.
Cependant, pris dans la feuillure du châssis, les bords du vitrage se réchaufferont plus lentement et se dilateront donc moins.

Cette différence de dilatation peut induire des contraintes internes dans le vitrage et occasionner sa rupture : c’est ce que l’on appelle la casse thermique.

Une casse thermique se reconnaît généralement par le fait que les fissures démarrent perpendiculairement au bord du vitrage.

On dit qu’il y a risque de casse thermique lorsque les conditions d’utilisation ou de mise en œuvre du vitrage peuvent entraîner des différences de température supérieures à 30°C.

Lorsqu’un tel risque se présente, il est conseillé d’utiliser des verres trempés, dont la résistance aux chocs thermiques est quatre à cinq fois plus grande que celle du verre ordinaire. Ils peuvent en effet résister à un différentiel de température de 200°C.

Cependant d’autres précautions peuvent être prises pour éviter les chocs thermiques :

Éviter les ombres portées sur le vitrage.

Utiliser des châssis à coupure thermique isolés de la maçonnerie.

Permettre à l’air de circuler entre les stores intérieurs ou extérieurs et le vitrage.

On veillera à ne pas placer les bouches de chauffage ou de conditionnement d’air trop près du vitrage et ne pas diriger le flux d’air vers celui-ci.

Posted By : 25 Sep, 2007

Condensation interne par transport de vapeur par convection

Convection signifie déplacement d’air intérieur ou extérieur à travers un élément de construction. Elle se produit lorsqu’il existe des différences de pression de vent et de température de part et d’autre de l’élément et que la finition intérieure est perméable à l’air. Dans ce cas, l’air intérieur humide peut, au sein de l’élément, entrer en contact avec une surface à une température plus basse que son point de rosée, ce qui entraîne la formation de condensation sur cette surface.

Le problème.	La solution.

Les problèmes liés au transport de vapeur par convection sont bien plus fréquents que ceux liés à la simple diffusion de vapeur. Les quantités de condensation interne sont également plus élevées. Toutefois, il n’existe pas une méthode de calcul pratique pour évaluer ce problème.

Posted By : 25 Sep, 2007

Grandeurs hygrométriques

La pression partielle de vapeur

L’air que nous respirons contient toujours un peu de vapeur d’eau. On peut considérer cette vapeur comme un gaz, dont la pression fait partie de la pression atmosphérique. La pression de la vapeur d’eau, à elle seule, est dénommée pression partielle de vapeur d’eau, et est représentée par le symbole p_v. Ainsi, la vapeur d’eau contenue dans un air à 20°C et 50 % HR présente une pression de vapeur partielle de 1 170 Pa (par comparaison, la pression atmosphérique est de 101 300 PA).

Si la pression de la vapeur d’eau atteint sa valeur maximale, il y a saturation de l’air et on parle de pression partielle de la vapeur d’eau à la saturation, ou de pression saturante p_vs.

Il est possible de calculer la valeur de la pression de saturation en fonction de la température.

L’humidité absolue

L’humidité absolue [g_eau/kg_{air sec}] représente le nombre de grammes de vapeur d’eau présents dans un volume donné, rapporté à la masse d’air sec de ce volume exprimé en kilogramme.

Dans le système d’unités SI, on utilisera le kg_eau/kg_air sec. Comme symbole, les lettres « x », ou « w », ou « r » sont généralement utilisées.

Puisque 1 m^³ d’air pèse environ 1,2 kg, en ajoutant 20 % à la valeur de l’humidité absolue, on obtient la quantité d’eau présente par m^³ d’air.
Exemple : de l’air à 20°C, 50 % HR, contient 7,36 grammes d’eau par kg, soit 8,7 grammes d’eau par m^³.

Nous donnons ci-dessous quelques valeurs indicatives :

		Température [°C]	Humidité absolue en [g_eau/kg_{air sec]}
A	à l’extérieur en hiver (HR = 80 %)	-5	2,1
B	dans un local (HR = 60 %)	18	7,8
C	dans un local (HR = 60 %)	20	8,8
D	à l’extérieur en été (HR = 70 %)	25	14

Ces valeurs d’humidité absolue sont lues sur les ordonnées d’un diagramme de l’air humide.

On voit donc que, pour des climats « standards », plus la température augmente et plus l’humidité absolue est élevée (plus l’air peut porter de l’eau à l’état vapeur).

Dans nos régions, on peut dire qu’en hiver l’air est « sec », même s’il pleut dehors (parce que l’humidité absolue est faible), et qu’en été, l’air est « humide » même s’il y a du soleil (parce que l’humidité absolue contenue par m^³ d’air est élevée).

Il est possible de calculer l’humidité absolue en fonction de la pression partielle.

L’humidité relative

L’humidité relative s’exprime en %.

C’est le rapport entre la pression partielle de vapeur d’eau « p_v » et la pression de saturation de la vapeur d’eau « p_vs« . Le symbole représentatif est souvent .

φ = 100 . p_v/ p_vs

En bonne approximation, sa valeur est proche du rapport entre l’humidité absolue portée par l’air et l’humidité absolue maximale qu’il peut porter lorsqu’il est saturé. Ceci donne une signification intuitive à cette grandeur : pour une température donnée, elle caractérise en somme la faculté que possède l’air d’absorber encore de la vapeur d’eau avant qu’elle ne condense. Par exemple, 40 % d’humidité relative signifie que l’air peut absorber encore beaucoup de vapeur d’eau puisqu’il n’est qu’à 40 % de la saturation. A 100 %, on est à la limite de la saturation de l’air par la vapeur d’eau, du brouillard apparaît.

Ci-dessous, quelques valeurs d’humidité relative obtenues en chauffant l’air extérieur qui pénètre dans un bâtiment par les joints de fenêtres ou les ouvertures.

		Température [°C]	Humidité absolue [g_eau/kg_airsec]	Humidité relative [%]	Remarques
A	automne (matin)	6,5	6	100	brouillard ou pluie
B	automne	10	6	79	brouillard ou brume
C	chauffé à	15	6	57
D	chauffé à	18	6	47
E	chauffé à	20	6	41

Les courbes d’humidité relative sont aisément identifiables sur le diagramme de l’air humide.

L’enthalpie spécifique

L’enthalpie spécifique représente la quantité de chaleur contenue dans l’air humide dont la masse d’air sec est de 1 kg. C’est donc la somme de la chaleur sensible (liée à la température de l’air) et de la chaleur latente (liée à l’énergie de la vapeur d’eau qu’il contient).

Par convention, on a fixé l’enthalpie de l’air sec à 0°C comme étant zéro. De l’air à – 10°C peut donc avoir une enthalpie négative.

Le symbole représentatif est généralement h. Il s’exprime en kJ/kg_{air sec}.

h = enthalpie de l’air sec + enthalpie de la vapeur, soit approximativement :

h = 1,006 . η+ x . (2 501 + 1,83 . η ) [kJ/kg _{air sec}]

où, x est l’humidité absolue et η la température

L’enthalpie contenue dans l’air peut également être lue sur le diagramme de l’air humide.

Exemple :

Soit η= 25°C et x = 0,008 kgeau/kgair,

alors h = 1,006 . 25 + 0,008 . (2 501 + 1,83 . 25) = 45,5 kJ/kg _air sec

Le volume spécifique et la masse volumique

Le volume spécifique représente le volume occupé par l’air humide dont la masse d’air sec est de 1 kg. Son symbole est généralement « v ».

Exemple.

un air de 20°C et 50 % HR présente un volume spécifique de 0,84 m³/kg_air sec.

La masse volumique représente la masse d’air sec occupé par 1 m³ d’air humide. Son symbole est généralement « ρ ».

Exemple.

un air de 20°C et 50 % HR présente une masse volumique de 1,18 kg_{air sec}/m^³

Il est possible de calculer ces valeurs.

La température de rosée

Imaginons de l’air qui serait refroidi, tout en gardant son humidité absolue constante. Cet air va perdre de plus en plus la faculté de porter de l’eau à l’état vapeur. Au moment où tout l’air sera saturé, et que diminuer encore la température engendrerait la condensation partielle de la vapeur d’eau, on sait que l’on a atteint la température de rosée de l’air. Son symbole est η_r ou t_r.

Sur le diagramme de l’air humide, la température de rosée d’une ambiance correspond à l’intersection entre l’horizontale du point d’ambiance et la courbe de saturation.

Il est possible de calculer cette valeur en fonction de la pression partielle de vapeur.

La température « bulbe humide »

La température bulbe humide ou température humide est la température indiquée par un thermomètre dit « à bulbe humide », ou psychromètre. Avant l’arrivée des appareils de mesure électroniques, il permettait de mesurer le taux d’humidité d’un local. Le procédé est le suivant :

Deux thermomètres sont soumis à un flux d’air forcé. Le premier indique la température de l’air de l’ambiance. Le deuxième est entouré d’ouate humide. L’air qui entre dans l’ouate s’humidifie. Il se refroidit également puisque l’eau s’évapore et prélève la chaleur de vaporisation nécessaire dans l’air.

En bonne approximation, sur le diagramme de l’air humide, l’air suit une isenthalpique et atteint la saturation. Connaissant la température à la saturation et la température normale, on peut déduire le taux d’humidité relative de l’air sur le diagramme.

Le symbole de la température humide est η_h ou t_h.

Il est possible également de calculer cette valeur.

Les relations entre grandeurs hygrométriques

Il est souvent plus rapide de consulter un abaque ou le diagramme de l’air humide, mais les relations mathématiques reprises ci-dessous entre les grandeurs peuvent être utiles notamment lors d’une automatisation de la régulation, avec programmation entre ces variables.

Entre la pression de vapeur saturante et la température η , en présence d’eau liquide (η> 0°C)

p_vs = 10^{2,7877 + (7,625 . η ) / (241,6 + η )}

Exemple.

A 25°, la pression de vapeur saturante est de :

p_vs= 10^{2,7877 + (7,625 . 25) / (241,6 + 25)}= 3 182 PA, (contre 3 167 en réalité)

Entre la pression de vapeur saturante et la température η , en présence de glace (η < 0°C)

p_vs= 10^{2,7877 + (9,756 . η ) / (272,7 + η)}

Entre l’humidité absolue et la pression partielle de vapeur d’eau

L’humidité absolue « ²w » est liée à la pression partielle de vapeur d’eau « p_v » par la relation :

x = 0,622 . (p_v/ (P_atm– p_v))

où,

x est exprimé en kg _eau/kg _{air sec}
p_v est la pression partielle de vapeur d’eau
P est pression totale de l’air humide, que l’on peut en première approche prendre égale à la pression atmosphérique, soit 101 300 Pa

Exemple.

A 29°C et une pression partielle de vapeur de 2 000 Pa, on obtient :

x = 0,622 . (2 000 / (101 300 – 2 000)) = 0,0125 kg _eau/kg _air sec, soit 12,5 g _eau/kg _{air sec}.

Entre l’enthalpie, la température et l’humidité absolue

h = 1,006 . η + x . (2 501 + 1,83 . η ) en kJ/kg _{air sec}

où,

x est l’humidité absolue et η la température

Exemple.

soit η = 25°C et x = 0,008 kg_eau/kg_{air sec},

alors h = 1,006 . 25 + 0,008 . (2 501 + 1,83 . 25) = 45,5 kJ/kg _{air sec}

Entre l’enthalpie, la température et l’humidité relative

h = 1,006 . η+ [0,622 . (p_v/ (P_atm– p_v))] . (2 501 + 1,83 . η) en kJ/kg _{air sec}

avec p_v= φ . p_vs=φ . 10^{2,7877 + (7,625 . η ) / (241,6 + η )}

où,

φ est l’humidité relative
η la température
pvs est la pression de saturation

Exemple.

soit η= 16°C et φ = 53 % HR,

on déduit :

p_v= (φ /100) . p_vs= 0,53 . 10^{2,7877 + (7,625 . 16) / (241,6 + 16)}= 967,3 Pa

h = 1,006 . 16 + 0,622 . (967,3 / (101 300 – 967,3)) . (2 501 + 1,83 . 16) = 31,3 kJ/kg

Entre le volume spécifique, la température et l’humidité absolue

v = (461,24 . (0,622 + x) . T) / P

où,

x est l’humidité absolue en kg eau / kg air sec
T est la température absolue = η + 273,15°C
P = pression totale de l’air humide, que l’on peut en première approche prendre égale à la pression atmosphérique, soit 101 300 Pa

Exemple.

soit η = 25°C et x = 0,008 kg_eau/kg_air,

v = (461,24 . (0,622 + 0,008) . (273,15 + 25)) / 101 300 = 0,855 m^³/kg _{air sec}

Entre la température de rosée et la pression partielle de vapeur

Si η _r> 0°C, η_r= 31,685 . x / (1 – 0,1311 . x)

Si η_r< 0°C, η_r= 27,952 . x / (1 – 0,1025 . x)

où,

x = log 10 (pv / 613,34)

Exemple.

soit η = 25°C et pv = 1 600 PA, alors :

x = log ₁₀(1 600 / 613,34) = 0,416

η_r= 31,685 . 0,416 / (1 – 0,1311 . 0,416) = 13,9°C

Entre la température bulbe humide et la pression partielle de vapeur
La relation suivante est empirique :

p_v= p_{vsη h}– K . P (η – η _h)

où,

pv est la pression partielle de vaporisation
p_vsη_h est la pression de vapeur saturante correspondant à ηh
K est une constante valant 6,6 x 10-4 pour η _h > 0°C et 5,6 x 10 -4 pour η_h < 0°C
P est la pression totale de l’air humide, que l’on peut en première approche prendre égale à la pression atmosphérique, soit 101 300 Pa

Exemple.

soit la lecture suivante sur un psychromètre :

η = 20°C et η_h = 15°C.

Quelle est l’humidité relative dans la pièce ?

p_vs= 10^{2,7877 + (7,625 . η ) / (241,6 + η)}

Si η_h= 15°C, p_{vs η h}= 10^{2,7877 + (7,625 . 15) / (241,6 + 15)}= 1 711 PA </i.si>

p_v= p_{vs ηh}– K . P (η- η_h) = 1 711 – 6,6 . 10^-4. 101 300 . (20 – 15) = 1 377 PA

A 20°C, p_vs= 10^{2,7877 + (7,625 . 20) / (241,6 + 20)}= 2 347 PA

L’humidité relative est donc de :

φ = p_v/ p_vs= 1 377 / 2 347 = 59 %

Posted By : 25 Sep, 2007

Facteur de température

Le facteur de température τ d’une paroi

Définition

Le facteur de température τ d’une paroi d’un local détermine la différence entre la température intérieure de surface (η_oi) en un point quelconque de la surface intérieure et la température extérieure (η_e) lorsque la différence de température entre l’ambiance intérieure (η _i) et l’ambiance extérieure (η_e) du local est égale à 1 K.

(1)

Exemple :

Le facteur τ caractérise une paroi :

Soit,
R_m : la résistance thermique de la paroi entre ses deux faces.
R_T : la résistance thermique totale de la paroi (R_T= R_m+ R_e + R_i).

où,

R_e: la résistance thermique d’échange superficiel d’une surface extérieure.
R_i : la résistance thermique d’échange superficiel d’une surface intérieure.

Si nous représentons en abscisse la résistance thermique des différentes partie de la paroi (au lieu de son épaisseur), l’évolution de la température est donnée par une droite reliant les points dont les coordonnées sont (0,η_e) et (R_T,η_i).

Evolution de la température dans une paroi de résistance thermique Rm pour une température intérieure η_i

Il résulte de la figure ci-dessus que :

Le facteur de température τ exprimé de cette façon est indépendant des condition réelles de température (η_i et η_e) et il est donc entièrement déterminé par une configuration (matériaux et épaisseur) de paroi.
Le facteur de température τ caractérise donc une paroi ou n’importe quel élément de construction !

Calcul du coefficient de transmission thermique U d’une paroi à partir des températures ambiantes et de surface

	=
	=>
	=
	=

0,125 U	=
	=
	=
	=

U =

Paramètres qui influencent la température intérieure de surface (η_oi) de la paroi :

Les deux schémas ci-dessous montrent que pour une température extérieure (η_e) donnée, la température intérieure de surface des parois (η_oi) augmente lorsque :

La température intérieure augmente.
On constate, en effet, que pour η_i2 >η_i1 :
η_{oi 2A} > η_{oi 1A}
et η_{oi 2B} > η_{oi 1B}

La résistance thermique de la paroi augmente.
On constate, en effet, que :
et η_{oi 1B} > η_{oi 1A} pour η_i1
et η_{oi 2B} > η_{oi 2A pour ηi2}

Evolution de la température dans les deux parois A et B de résistance thermique Rm différente (RmA < RmB) pour deux valeurs de température intérieure ηi (ηi2 >ηi1).

Le facteur de température t d’un élément de construction ou d’un pont thermique

Le facteur de température (τ) en un point d’un détail constructif ou d’un pont thermique est la différence entre la température intérieure de surface (η_oi) en ce point et la température extérieure (η_e) lorsque la différence de température entre l’ambiance intérieure (η_i) et l’ambiance extérieure (η_e) du local est égale à 1 K.

Or, comme montré ci-dessus, le facteur de température τ est indépendant des condition réelles de température (η_i et η_e) : il est entièrement déterminé par la configuration (matériaux et épaisseur) du détail constructif. La connaissance de la configuration précise d’un détail constructif nous suffit donc pour calculer le facteur τ en plusieurs points.

Exemple.

τ₁ = 0,585;
τ2 = 0,8;
τ3 = 0,91;
τ4 = 0,455;
τ5 = 0,61;
τ6 = 0,55;
τ7 = 0,6;
τ8 = 0,84.

Remarques.

Au droit d’éléments de construction ou de ponts thermiques complexes, il est difficile de calculer les facteurs de température manuellement. Ces calculs se font par programmes informatiques (basés, par exemple, sur la méthode des éléments finis ou des différences finies). Les facteurs de température ci-dessus ont été calculés à l’aide du programme KOBRU 82.

Pour les calculs des facteurs de température, comme condition limite supplémentaire, on a supposé que le pont thermique est caractérisé par une valeur de résistance d’échange thermique superficiel intérieur (R_i) d’environ 0,2 m²K/W (au lieu de R_i = 0,125 m²K/W), pour tenir compte du fait que les ponts thermiques les plus nuisibles se situent généralement dans les angles des locaux ou derrière des meubles où l’apport de chaleur venant du local peut se faire moins facilement.

De nombreux ponts thermiques tels que celui repris ci-dessus, ont été calculés. Les résultats sont sont repris dans la NIT 153.

Le facteur de température minimum (τ_min) d’un détail constructif ou d’un pont thermique est la différence entre la température intérieure de surface minimum (η_{oi min}) du détail constructif et la température extérieure (η_e) lorsque la différence de température entre l’ambiance intérieure (η_i) et l’ambiance extérieure (η_e) du local est égale à 1 K.

τ_min caratérise le détail constructif ou le pont thermique !

Exemple.

τmin = τ4 = 0,455

Posted By : 25 Sep, 2007

Transmission lumineuse des matériaux

Caractéristiques lumineuses

Lorsque la lumière visible du soleil est interceptée par une paroi, une partie de la lumière est réfléchie (RL) vers l’extérieur, une partie est absorbée (AL) par les matériaux, une partie est transmise à l’intérieur.

Le pourcentage de lumière transmis est appelé transmission lumineuse de la paroi, TL (les sigles LTA ou Tv sont également employés).

L’éventuel air chaud emprisonné entre la protection solaire et le vitrage n’a pas d’impact sur la quantité de lumière transmise à l’intérieur d’un local. Dans la description des différents types de protection, on considérera donc la transmission lumineuse de la protection seule et non de l’ensemble vitrage + protection.

Exemple (ci-contre) : la transmission lumineuse d’un simple vitrage clair = 0,9.

Caratéristiques énergétiques

Le facteur solaire (facteur g).

La transmission lumineuse et le facteur solaire sont souvent liés dans le sens où un vitrage sélectif, par exemple, permet de réduire la transmission de la composante IR du rayonnement solaire au prix du placement d’une ou plusieurs couches d’oxyde métallique en surface de vitrage. Cette ou ces couches influencent la transmission lumineuse du vitrage.

Posted By : 25 Sep, 2007

Comportement au feu des matériaux

La classification

La réaction au feu d’un matériau de construction est l’ensemble de ses propriétés considérées en relation avec la naissance et le développement d’un incendie.

La norme française NF P92-501, la norme britannique BS 476 part 7, et la norme néerlandaise NEN 6067 décrivent des catégories décrivent des méthodes d’essai qui permettent de répartir les matériaux en catégories en fonction soit de leur sensibilité sous l’influence d’une source de chaleur (NF), soit de leur faculté à propager les flammes lorsqu’ils sont en position horizontale (BS et EN).

Les prescriptions

Le maître de l’ouvrage a toujours intérêt à prendre un maximum de précautions contre les risques d’incendie.

Dans certains cas, ces précautions sont obligatoires.

Les normes de base en matière de prévention contre l’incendie, auxquelles les bâtiments nouveaux doivent satisfaire depuis le 01 janvier 1998 sont l’A.R. du 07.07.1994, modifié par l’A.R. du 19.12.1997.

Elles ne concernent cependant pas les maisons unifamiliales, les bâtiments de moins de trois niveaux ayant une superficie totale inférieure ou égale à 100 m² et les bâtiments industriels.

Les bâtiments sont répartis en 3 catégories en fonction de la hauteur h entre le niveau fini du plancher de l’étage le plus élevé et le niveau le plus bas de la voirie entourant le bâtiment. Une toiture comprenant exclusivement des locaux techniques n’intervient pas dans le calcul de la hauteur.

Bâtiment élevé	h > 25 m
Bâtiment moyen	10 m < ou = h < ou = 25 m
Bâtiment Bas	h < 10 m

En ce qui concerne les bâtiments annexes (construction, auvent, encorbellement, avancée de toiture, …), si des façades vitrées les dominent, les matériaux superficiels de la couverture sont de classe A1 sur une distance d’au moins 8 m pour les bâtiments élevés et d’au moins 6 m pour les bâtiments moyens et bas.

Certains bâtiments ne sont soumis à aucune exigence.

Il s’agit :

des maisons unifamiliales ;
des bâtiments de moins de 100 m² comptant maximum deux étages ;
des bâtiments industriels ;
des travaux d’entretien.

Les membranes bitumineuses

Le comportement au feu des membranes bitumineuses est peu satisfaisant et varie suivant les produits.
Il dépend :

- de la présence ou non d’une protection en paillettes d’ardoise ;
- de la combustibilité spécifique de l’armature en polyester ;
- du pourcentage de charges minérales ;
- du type de bitume utilisé ;
- du comportement des liants à température élevée.

Aussi, pour améliorer le comportement au feu des membranes bitumineuses, des minéraux et des produits chimiques ont été mélangés au liant et les armatures ont été modifiées.

On a ainsi obtenu des membranes dites « ANTI-FEU« .

Les membranes synthétiques

On remarque que parmi les 13 sortes de membranes synthétiques reprises dans la NIT 151 du CSTC, seules quatre bénéficient d’un agrément technique ATG : PVC, EPDM, CPE et PIB. Parmi celles-ci, deux seulement sont utilisées de manière significative, un plastomère :

le PVC (12 % du marché belge), et un élastomère : l’EPDM (8 % du marché belge).

L’EPDM a un comportement peu satisfaisant au feu. Il existe cependant une qualité auto-extinguible (NO-FLAM) qui est un mélange d’élastomère avec des retardateurs de flammes.

Le PVC a un comportement satisfaisant au feu.

Les supports

Extrait de la NIT 215 du CSTC.

Si le feu provient de l’intérieur, c’est avant tout la résistance au feu du plancher de toiture qui est déterminante. Dans le cas d’une épaisse chape de béton, l’inflammabilité éventuelle des matériaux de toiture n’exerce que peu d’influence, voire aucune, sur l’évolution de l’incendie, sauf au droit des percements de toiture comme les coupoles et les évacuations d’air.

En présence de planchers de toiture en bois et en métal, l’inflammabilité de l’écran pare-vapeur, de l’isolation et de leurs adhésifs joue un rôle important. Il est préconisé, dans ce cas d’utiliser des matériaux ignifuges pour réaliser la finition du plafond.

Par ailleurs, la présence, sur des planchers de toiture à joints ouverts, de bitume fondu ou d’un isolant fondu peut occasionner une propagation rapide de l’incendie, celui-ci pouvant même gagner les autres bâtiments.

Posted By : 25 Sep, 2007

Désordres thermiques

Qu’est-ce qu’un désordre thermique ?

Sous l’effet de la chaleur, les matériaux utilisés dans les bâtiments se dilatent. En se refroidissant, ils se contractent.

L’ importance de la dilatation est proportionnelle à la température et varie d’un matériau à l’autre.

Si le matériau peut se dilater librement, il n’entraînera pas de contraintes internes dans les éléments constitutifs du bâtiment.

Dans le cas contraire, et lorsque les variations de température sont importantes, lorsque les différences de températures entre éléments constitutifs sont importantes, ou lorsque les coefficients de dilatation varient fortement d’un matériau à l’autre, des contraintes excessives amèneront des désordres, sous forme de déformation ou de rupture.

La rupture ou la déformation peuvent apparaître :

soit dans le matériau lui-même,
soit au joint avec un autre matériau,
soit aussi dans un élément voisin dont la résistance mécanique est plus faible.

Coefficients de dilatation thermique des matériaux.

Le cas des toitures plates

Un toit plat sans isolation thermique est déjà fortement sollicité par les variations de la température en sa partie supérieure. Les tensions thermiques sont cependant tempérées par la chaleur provenant de l’intérieur du bâtiment.

Si la toiture est isolée, et que l’isolant est correctement placé sur la face extérieure de la toiture (toiture chaude ou toiture inversée), celle-ci bénéficie de la stabilité de température intérieure du bâtiment. Les contraintes thermiques deviennent alors négligeables.

Par contre, si l’isolant est placé sous la face intérieure de la toiture, les variations thermiques sont augmentée, et le support ou le béton de pente subissent donc des chocs thermiques importants et peuvent se fissurer. Il peuvent également entraîner des désordres dans les parois latérales contiguës et dans la membrane d’étanchéité.

Le cas des métaux

Certains accessoires de toiture comme les finitions de rives, les évacuations, etc., sont réalisés en métal.

Comme tous les matériaux, les métaux se dilatent à la chaleur.

Des joints de dilatation doivent donc être prévus lorsque les pièces dépassent certaines longueurs.

Posted By : 25 Sep, 2007

Condensation interne par diffusion de vapeur

La condensation interne, c’est-à-dire au sein d’un élément de construction, se produit si, à un endroit de cet élément, la pression de vapeur réelle devient égale à la tension de saturation correspondant à la température régnant à cet endroit. Ce phénomène résulte des différences de pression de vapeur et de température de part et d’autre de ou dans l’élément.

La diffusion de vapeur et condensation

Tout comme la chaleur qui se déplace des zones de température plus élevée vers les zones de température plus basse, la vapeur d’eau se déplace des zones à forte concentration en vapeur vers les zones à faible concentration en vapeur. On parle de diffusion de vapeur.

Quand on considère un bâtiment, il existe toujours une différence de pression de vapeur entre l’intérieur et l’extérieur à l’intérieur, on exerce des activités diverses produisant de l’humidité (production de vapeur par les occupants, plantes, lessive, cuisson, nettoyage) augmentant ainsi la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air. En hiver la pression partielle de vapeur intérieure est supérieure à celle correspondant au climat extérieur. La diffusion crée, dans ce cas, un flux de vapeur à travers la paroi, de l’intérieur vers l’extérieur.

Schéma principe diffusion de vapeur et condensation.

Il se produira donc de la condensation interne dans une paroi s’il y a une différence de température et de pression de vapeur dans cette paroi et que, localement, la pression de vapeur est égale à la tension de saturation.

La condensation interne par diffusion de vapeur a pour effet de créer dans la construction des zones mouillées en permanence et donc une perte d’isolation thermique et, éventuellement, une dégradation des parois (apparition de moisissures,…).

Contrairement à la condensation de surface, la condensation interne n’est pas visible directement.

Risque principal

L’air chaud à une plus grande capacité à contenir de la vapeur d’eau. En hiver, la pression de vapeur résultante est souvent supérieure à l’intérieur qu’à l’extérieur. Ce différentiel de pression de vapeur engendre, comme nous venons de le voir, une migration de vapeur par diffusion vers l’extérieur. Au fur et à mesure qu’elle traverse les différents matériaux constituant l’enveloppe, la vapeur se rapproche de l’extérieur et se refroidit progressivement. Si la température du point de rosée est atteinte, la vapeur se condense. On parle alors de condensation d’hiver. L’humidité peut dégrader les matériaux et avoir des conséquences sur la durabilité de la paroi et de ses performances ainsi que sur le confort et la santé des habitants.

Si on veut éviter la condensation interne dans une paroi constituée de plusieurs couches de matériaux différents (pour lesquels le risque de condensation interne apparait derrière, ou dans, l’isolant voire, dans le voisinage de la paroi porteuse (par exemple une maçonnerie plus froide), il faut que la perméabilité à la vapeur de ceux-ci augmente de l’intérieur vers l’extérieur.

Si ce n’est pas possible (par exemple avec certaines techniques d’isolation par l’intérieur), il faut poser un pare-vapeur du côté chaud de la paroi pour provoquer une chute de la pression de vapeur avant l’isolant.

Les outils de validation classiques (statiques) conduisent presque systématiquement à placer une membrane étanche à la vapeur (et à l’air) du côté chaud de la paroi en cas d’isolation par l’intérieur. Cependant, cette solution n’est pas toujours la meilleure comme le montre le paragraphe suivant.

Risque de condensation en hiver s’il n’y a pas de membrane pour réguler la vapeur …

Photo : J. Lstiburek in Isolation thermique par l’intérieur des murs existants en briques pleines – SPW 2011.

Remarque : dans une paroi constituée d’un seul matériau, il n’y a pas de risque de condensation interne.

Risque secondaire

En été et au printemps, la température et l’humidité relative de l’air extérieur sont parfois plus élevées qu’à l’intérieur, la pression de vapeur peut donc être plus élevée à l’extérieur qu’à l’intérieur (entrainant un flux d’humidité vers l’intérieur). L’humidité présente dans les matériaux de la paroi a alors tendance à migrer vers l’intérieur. Si elle est bloquée par une éventuelle membrane, la vapeur qui migre vers l’intérieur ne peut alors plus s’évaporer vers l’intérieur. Au contraire, elle peut condenser en arrivant contre celle-ci. (Au final, c’est le potentiel de séchage du mur qui est affaibli, et l’humidité risque alors de s’accumuler).

On parle alors de « condensations d’été ». Elles apparaissent entre la membrane et l’isolant provoquant alors une perte de performance de l’isolant humidifié et des risques de moisissures s’il y a du bois ou des matériaux organiques dans cette couche du mur.

Pour éviter ce problème, on place des membranes dites « intelligentes », aussi appelées à mu variable, qui permettent de réduire ce type de risque.

Risque de condensation internes en été si une membrane empêche trop la migration de vapeur vers l’intérieur.

Exemple de moisissures à l’arrière de la membrane de régulation.

Photo : Künzel in Isolation thermique par l’intérieur des murs existants en briques pleines – SPW 2011.

Évaluation par méthode statique : le cas de la toiture plate avec couverture bitumineuse

Ce type de couverture est pratiquement étanche à la vapeur d’eau et se trouve du côté extérieur de l’isolation. L’apparition de condensation interne entre l’isolation et la couverture est donc possible. Toutefois, si la structure portante offre suffisamment de résistance à la diffusion de vapeur et si la différence de pression de vapeur entre l’intérieur et l’extérieur est celle que l’on trouve normalement dans les habitations, la formation de condensation reste limitée et ne conduit pas à des problèmes.

Pour déterminer s’il y a risque d’apparition de condensation interne, il faut déterminer les températures au droit de chaque plan de séparation entre couches. A chacune de ces températures correspond une tension de vapeur maximale. On en déduit l’évolution de la tension de vapeur maximale. Si cette courbe coupe celle de l’évolution de la pression de vapeur, il y a condensation.

Dans l’exemple calculé ci-après, nous voyons que la courbe de la tension de saturation (qui a la même allure que celle de l’évolution de la température) coupe la courbe de pression de vapeur.

Caractéristiques des matériaux	d(m)	λ(W/(m x K))	μ (-)
C1 : Roofing	0,01	0,17	2 000
C2 : Mousse PUR	0,05	0,03	30
C3 : Béton de pente	0,10	0,35	10
C4 : Béton	0,12	2,00	70
C5 : Enduit	0,015	0,70	20

Conditions limites	Extérieur	Intérieur
θ (C°)	0	20
Φ (%)	90	50
P_v (Pa)	550	1 170

avec R_t = 2,27 m² x K/W.

Exemple :

avec, (μd)_t = 31,2 m/s

Exemple :

La situation représentée ci-dessus n’est toutefois pas possible du point de vue des lois physiques. En effet, la pression de vapeur dans la zone de condensation serait supérieure à la pression de saturation, ce qui est impossible.

On peut démontrer que dans le cas de condensation interne, l’évolution physiquement correcte de la pression de vapeur est donnée par la tangente du point (Z_t, p_vi) à la courbe de saturation et la tangente du point (0, p_ve) à la courbe de saturation.

Exemple.

1. Considérons la paroi suivante :

Enduit extérieur.
Maçonnerie.
Isolation.
Enduit intérieur.

2. Déterminons l’évolution de la pression de vapeur dans le système d’axes (Z,p_v) :

3. Déterminons l’évolution de la température dans la paroi en régime stationnaire; on en déduit ensuite la courbe la tension de saturation.

4. Évolution de la pression de vapeur réelle (tracer les tangentes) :

La quantité de condensat par plan de condensation est donnée par la différence d’inclinaison entre les tangentes entrante et sortante de pression de vapeur. S’il n’y a qu’un seul plan de condensation, on peut écrire :

Cette approche, est appelée méthode de Glaser; elle est un outil intéressant pour l’étude des détails de construction du point de vue de la physique du bâtiment mais très restricteur car elle conduit souvent à placer des membranes très étanches à la vapeur sans tenir compte du risque secondaire associé. Elle ne permet pas non plus de valider l’intérêt de membrane dite intelligente.

Cas 2 : Influence de la position du pare-vapeur sur le risque principal de condensation interne

La position du pare-vapeur dans un élément de construction est très importante. Le pare-vapeur joue un rôle identique à celui de l’isolant thermique dans l’évolution de la température. La paroi est divisée en deux zones bien distinctes : celle du côté extérieur du pare-vapeur réagissant à la pression de vapeur extérieure et celle du côté intérieur du pare-vapeur réagissant à la pression de vapeur intérieure. Pratiquement toute la différence de pression de vapeur entre l’intérieur et l’extérieur se situe donc au droit du pare-vapeur.

Prenons comme exemple une paroi homogène offrant une certaine résistance thermique.

Cet élément ne donnera pas lieu à de la condensation interne. L’évolution de la tension de vapeur réelle (courbe p ci-dessous) reste en tout point inférieure à la tension de vapeur maximale (courbe p_vs).

Si la face extérieure reçoit une finition très imperméable à la vapeur, la courbe p_vs reste identique puisque l’évolution de la température ne change pas, mais l’évolution de la pression de vapeur (courbe p_v) change.
Il y aura condensation interne juste derrière la couche pare-vapeur.

La pose d’une couche étanche à la vapeur, du côté intérieur, remédie à la situation. La tension de vapeur maximale (p_vs) reste toujours supérieure à l’évolution de la pression de valeur réelle (p_v).
Cet exemple montre que la couche pare-vapeur doit toujours se trouver du côté chaud de l’élément de construction.

Cas 3 : Influence de la position de l’isolation sur le risque principal de condensation interne

Prenons le même exemple et examinons la position de la couche d’isolation. La résistance à la diffusion de vapeur de l’isolation est considérée comme négligeable par rapport à celle du reste de la paroi.

Ce qui change, c’est la tension de vapeur maximale puisque la présence de l’isolation influence l’évolution de la température dans la paroi.

Si l’isolation se trouve du côté intérieur, la tension de vapeur calculée est supérieure à la tension maximale au droit de l’interface isolation-brique. Il en résulte une condensation interne.

La mise en œuvre d’un pare-vapeur efficace du côté intérieur peut remédier au problème.

La mise en œuvre de l’isolation du côté extérieur empêche également la formation de condensation interne pour autant que l’isolation ne reçoive pas une finition étanche à la vapeur.

Cas 4 : La condensation interne dans les châssis en bois

La condensation interne ne concerne que les châssis en bois, elle n’est pas à craindre dans d’autres types de châssis (Alu, PVC, polyuréthane….).

La condensation interne par diffusion de vapeur à travers le bois a pour effet de créer dans le châssis des zones mouillées en permanence et donc une perte d’isolation thermique et, éventuellement, une dégradation du châssis si elle n’est pas détectée à temps.

Contrairement à la condensation de surface, la condensation interne n’est pas facilement détectable directement.

Indice de présence de condensation interne ?

Un écaillage ou un cloquage de la peinture peut révéler la présence de condensation interne.

On vérifiera l’état du bois sous la peinture.

Il y a des risques de condensation interne lorsque la résistance à la diffusion de vapeur de la finition intérieure est inférieure à celle de la finition extérieure.
En effet, en période froide, la température à l’intérieur du châssis en bois diminue très régulièrement de l’intérieur vers l’extérieur. Par contre la pression de vapeur ne diminue que très lentement jusqu’à ce qu’elle atteigne la finition extérieure à partir de laquelle elle chute brusquement. Ainsi la pression de vapeur à l’intérieur de châssis risque de dépasser la pression de saturation. Il y a condensation.

Schéma condensation interne dans les châssis en bois.

pvs : pression de vapeur de saturation.
pv : pression de vapeur.

Cette situation se rencontre lorsque :

La finition intérieure a une perméabilité à la vapeur supérieure (le cas des finitions non filmogènes) à celle de la finition extérieure (le cas des peintures ou vernis).

Les finitions intérieures et extérieures sont toutes deux des peintures, et que le nombre de couches intérieures est inférieure au nombre de couches extérieures.

Source : certains passages de cette feuille sont extraits du guide Isolation thermique par l’interieur des murs existants en briques pleines réalisé par Arnaud Evrard, Aline Branders et André De Herde (Architecture et Climat-2010) dans le cadre de la recherche ISOLIN, financée par le département Énergie et Bâtiment durable du Service Public de Wallonie. Disponible sur le site : energie.wallonie.be

Posted By : 25 Sep, 2007

Echange thermique par rayonnement

Définitions

Le rayonnement thermique d’un corps est la quantité d’énergie qu’il cède sous forme d’ondes électromagnétiques comprises entre 0,04 et 800 μm. C’est dans le domaine de l’infrarouge (800 nm et 800 μm) que l’énergie calorifique sous forme de rayonnement est la plus importante.

La loi de Stefan-Boltzman exprime la quantité d’énergie rayonnée par une surface dans toutes les directions et pour toutes les longueurs d’onde :

E = C x (T/100)⁴ [W/m²]

avec :

E = émittance énergétique pour un corps noir;
C = coefficient de rayonnement du corps considéré [W/m².K⁴];
T = température absolue [K].

Cette formule n’est pas pratique et ne reflète pas la réalité. Pour les meubles frigorifiques notamment, ce qui est plus intéressant est l’échange de chaleur entre deux surfaces. Dans ce cas, la surface ouverte du meuble, où les températures des denrées sont fort différentes des températures des surfaces environnantes (plafond par rapport à la surface limite d’une gondole), échange de la chaleur rayonnante selon la formule suivante :

Q_ray = hro x A (t_paroi – t_i) x φ₁ x φ₂ [W]

avec :

hro = coefficient d’échange par rayonnement entre deux corps noirs[W/m².K]. (Ce coefficient en froid alimentaire est de l’ordre de 4-6 W/m².K) ;
A = la surface ouverte du meuble frigorifique [m²]
t_paroi = température des parois rayonnant vers les parois intérieures au meuble [°C];
t_i = température des parois recevant le rayonnement [°C];
φ₁ = facteur de correction d’émissivité mutuelle entre deux corps gris parallèles (qui n’absorbent pas 100 % du rayonnement contrairement aux corps noirs). 0,8 est une valeur courante;
φ₂ = facteur de correction d’angle lorsque les surfaces ne sont parallèles. φ₂ = 1 lorsque les surfaces sont parallèles et φ₂ = 0,65 pour des surfaces orthogonales.

Le coefficient d’émissivité

La capacité d’un matériau à émettre de la chaleur de manière radiative est appelée son émissivité. Ce coefficient d’émissivité ε varie en fonction de la longueur d’onde du signal émis.

Les matériaux que l’on trouve à l’intérieur d’un bâtiment, émettent typiquement des radiations sous forme de rayons infrarouges de très grande longueur d’onde.

A savoir aussi que pour une longueur d’onde donnée, le coefficient d’absorption d’un matériau est égal au coefficient d’émissivité.

Matériaux à basse émissivité

Les matériaux tels que les tôles d’aluminium ou les alliages à base d’aluminium dont les caractéristiques principales sont d’être de type poli et non anodisé ont un coefficient d’émissivité de l’ordre de :

0,1 à 0,15 pour les longueurs d’onde allant du visible à l’infrarouge lointain;

0,8 pour les longueurs d’onde dans l’infrarouge lointain. Pour ces longueurs d’onde, le matériau se comporte comme un corps noir (corps absorbant complètement la lumière visible avec ε=1).

Un matériau dont le coefficient d’émissivité est de 0.1 émettra seulement 10 % de l’énergie possible à cette température, donc absorbera seulement 10 % du rayonnement de grande longueur d’onde qui l’atteint. Autrement dit, il réfléchira 96 % du rayonnement infrarouge de grande longueur d’onde venant des plafonds ou des murs auxquels il fait face.

Attention que ce type de matériau recouvert par un vernis voit son coefficient d’émissivité augmenter en fonction de l’épaisseur. Selon les vernis et le mode de pose, l’émissivité peut varier de 0,3 à 0,96.

Il existe des matières telles que les revêtements argentés et dorés qui présentent des surfaces possédant des coefficients d’émissivité intéressants du même ordre de grandeur que les aluminiums polis non anodisés. Attention à l’état de surface et d’empoussièrement.

Matériaux à émissivité élevée

Les parois laquées (en tôle d’aluminium, d’acier, …) de couleur blanche ou grise ont un coefficient d’émissivité pouvant atteindre 0,8.

Posted By : 25 Sep, 2007

Chaleur sensible et chaleur latente

Chaleur sensible

La chaleur sensible modifie la température d’une matière. Par opposition à la chaleur latente qui modifie l’état physique d’une matière (solide, liquide ou gazeux).

Exemple : La chaleur thermique massique de l’eau étant en moyenne de 4,19 kJ/kg.K, il faut fournir 419 kJ pour chauffer un litre d’eau de 0°C à 100°C.

Chaleur latente

La chaleur latente change l’état physique d’une matière. Par opposition à la chaleur sensible qui modifie la température d’une matière.

Quelle que soit la matière, on parle de :

chaleur de liquéfaction : chaleur nécessaire pour passer de l’état solide à l’état liquide,
chaleur de vaporisation : chaleur nécessaire pour passer de l’état liquide à l’état gazeux.

et inversement :

chaleur de condensation : chaleur nécessaire pour passer de l’état gazeux à l’état liquide,
chaleur de solidification : chaleur nécessaire pour passer de l’état liquide à l’état solide.

Les changements d’état absorbent des quantités de chaleur nettement plus élevées que les processus d’échauffement ou de refroidissement dans les plages de température usuelles en chauffage ou climatisation.

Certains matériaux sont sélectionnés pour l’importance de leur chaleur latente à un niveau de température déterminé : ce sont les matériaux à changement de phase, ou sels à changement de phase.

Exemple
La chaleur de vaporisation d’un litre d’eau est de 2 257 kJ/kg (à la pression atmosphérique et à 100°C). Soit 5,4 fois plus que pour chauffer le litre d’eau de 0 à 100°C !

C’est un fait dont on peut tirer parti :

Le chauffage à vapeur dispose d’une très grande densité de puissance [W/m²] dans un échangeur puisque la vapeur s’y condense au contact avec un milieu froid.

Le refroidissement par une machine frigorifique s’effectue grâce à la vaporisation d’un fluide frigorigène.

Le stockage de froid se fait notamment via des nodules d’eau ou de sels qui sont gelés la nuit et dont on profite de la chaleur de liquéfaction le jour.

À noter que la chaleur de vaporisation varie en fonction de la température de l’eau qui s’évapore : de 2 257 kJ/kg à 100°C, la chaleur de vaporisation est de 2 454 kJ/kg à 20°C et de 2 501 kJ/kg à 0°C. Il est donc un peu plus facile pour une goutte de passer à l’état vapeur lorsqu’elle se trouve déjà à 100°C.

Les insectes parasites du bois - energie plus

Posted By : 25 Sep, 2007

Insectes parasites du bois

Les principaux insectes parasites dont les larves attaquent le bois de construction dans nos régions sont :

Le Capricorne


Capricorne adulte.	Larve du capricorne.

Types de bois attaqués

Charpentes, huisseries, solives, lambourdes, planchers.

principalement : en bois résineux,
parfois : en peuplier,
rarement : en hêtre ou en chêne.

Symptômes de l’attaque

Trous de sortie de l’insecte adulte de forme ovale, longueur 6 mm, largeur 3 mm,
boursouflures à la surface du bois,
en éliminant une fine pellicule à la surface du bois : nombreuses galeries remplies de sciure,
insectes morts dans les locaux infectés,
bruit de grignotement des larves,
affaissement anormal du bois,
farine de bois sous les pièces attaquées.

Coupe dans le bois attaqué par le capricorne.

Aspect de la sciure

Fine, généralement claire, fortement tassée.

Aspect de la larve

Gros vers blanc, poilu avec la partie antérieure élargie et aplatie, et mandibules brun sombre visibles à l’avant de la tête.
Cycle larvaire : 3 à 10 ans.

Aspect de l’insecte parfait

Gris noir à brun, long et aplati, pourvu de longues élytres cachant les ailes, il présente deux protubérances sur la face dorsale du thorax.
Ses antennes sont plus courtes que le corps.
Taille : 10 à 20 mm.

Le Lyctus


Lyctus adulte.	Larve du Lyctus.

Types de bois attaqués

Parquets, lambourdes, escaliers, menuiseries, meubles.

Uniquement dans les essences feuillues comme le chêne, le châtaignier, le frêne, l’érable, le cerisier, …, et les bois tropicaux, en général assez récemment mis en œuvre.

Symptômes de l’attaque

Trous de sortie de l’insecte adulte de forme ronde ou légèrement ovale, Ø 1 à 1,5 mm,
nombreux trous de sortie en cas d’attaque importante,
beaucoup d’insectes morts dans les locaux infestés, durant la période de mai à septembre,
poussière de bois près ou sous les trous de sortie,
pas de bruit.

Bois attaqué par le Lyctus.

Aspect de la sciure

Farine impalpable.

Aspect de la larve

Petit ver blanchâtre, mou, en forme de virgule, non poilu, avec une tête de consistance cornée.
Cycle larvaire : 6 à 12 mois.

Aspect de l’insecte parfait

Roux à brun, dur sous l’ongle, ayant un corps allongé en forme de cylindre.
La tête est visible.
Les antennes sont terminées par des petites masses en boule.
Taille : 3 à 6 mm.

La petite vrillette


Petite vrillette adulte.	Larve de petite vrillette.

Types de bois attaqués

Vieux meubles, menuiseries, planchers, escaliers, vieux parquets.

Dans les bois de toutes les essences, surtout s’ils sont vieux et secs.

Symptômes de l’attaque

Trous de sortie très nombreux, ø 2 à 3 mm,
perte totale de la résistance mécanique du bois, lors d’attaques importantes,
bois ayant l’aspect et la consistance du biscuit,
décrochage mécanique de la pellicule extérieure longtemps respectée.

Bois attaqué par la petite vrillette.

Aspect de la sciure

Assez grossière, non tassée dans les galeries.

Aspect de la larve

Petit ver blanc nu en forme de virgule, plus poilu que la larve du Lyctus, s’en distinguant par le dernier élément du corps plus gros que les autres.
Cycle larvaire : 1 à 3 ans

Aspect de l’insecte parfait

Roux à brun, dur sous l’ongle, plus trapu et arrondi que le Lyctus.
La tête est cachée par une sorte de capuchon (pronotum).
Les antennes sont terminées par une massue.
Taille : 2 à 4 mm.

La grosse vrillette

Grosse vrillette adulte.

Types de bois attaqués

Charpentes, planchers, bois de gros œuvre ayant au préalable souffert d’attaque de champignons.

Dans les bois de toutes les essences

Symptômes de l’attaque

Trous de sortie ø 4 à 5 mm,
bois ayant l’aspect et la consistance du biscuit,
décrochage mécanique de la pellicule extérieure longtemps respectée,
bruit typique durant la période d’accouplement : coups saccadés et rythmés sur le bois tous les jours, exactement à la même heure.

Aspect de la sciure

Assez grossière, non tassée dans les galeries.

Aspect de la larve

Petit ver blanc nu en forme de virgule, plus poilu que la larve du Lyctus, s’en distinguant par le dernier élément du corps plus gros que les autres.
Cycle larvaire : 1 à 3 ans

Aspect de l’insecte parfait

Roux à brun, dur sous l’ongle, plus trapu et arrondi que le Lyctus.
La tête est cachée par une sorte de capuchon (pronotum).
Les antennes sont terminées par une massue.
Taille : 6 à 9 mm.

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Posted By : 25 Sep, 2007

Hygroscopicité des matériaux

Définitions

Hygroscopicité – teneur en humidité hygroscopique

Un matériau donné, poreux et à pores ouverts placés dans un air humide va absorber une certaine quantité d’humidité qui dépend uniquement de l’humidité relative (φ) de l’air et qui lui est proportionnelle.
Ainsi, un matériau tout à fait sec placé dans l’air humide voit sa masse augmenter. Un état d’équilibre s’établit après un certain temps.

Représentation schématique du mécanisme lorsque l’humidité relative augmente :

1. Pour une faible humidité relative, de l’eau est absorbée par le matériau et forme une fine couche d’eau sur les parois des pores.

2. Lorsque l’humidité relative augmente, l’épaisseur de la couche absorbée augmente. Dans les canaux les plus étroits, les couches se touchent.

3. Lorsque l’humidité relative augmente encore, de la condensation se forme dans les pores les plus étroits du matériau; on dit qu’il y a condensation capillaire.
Plus les pores sont étroits, plus la formation de condensation capillaire est rapide.

La teneur en humidité hygroscopique (W_H) d’un matériau poreux dans un air à une humidité relative donnée, est la teneur en eau par unité de volume de matériau sec (en kg/m³) qu’il contient à l’équilibre dans cette ambiance.
C’est la teneur en humidité minimale contenue dans un matériau poreux.

Courbe hygroscopique d’un matériau – Matériau hygroscopique

La décomposition du mécanisme d’hygroscopicité lorsque l’humidité relative augmente tel qu’expliqué ci-dessus, explique la courbe en « S » de la courbe hygroscopique d’un matériau. Celle-ci donne la teneur en humidité hygroscopique d’un matériau en fonction de l’humidité relative.

Exemple : WH95 % = 8 à 11 (kg/m³) pour une brique de parement.

Arbitrairement, on a fixé la valeur de la teneur maximale en humidité hygroscopique d’un matériau à la teneur correspondant à une humidité relative de 98 %.

A 100 % d’humidité relative, on atteint une teneur en humidité d’équilibre qui correspond à celle après aspiration capillaire depuis un plan d’eau. C’est la teneur en humidité capillaire.

Un matériau hygroscopique est un matériau où la condensation capillaire se forme rapidement (pour des humidités relatives faibles). Ainsi, il résulte de ce qui précède, qu’un matériau hygroscopique est un matériau avec un pourcentage élevé de pores très étroits (micropores).

Le tableau ci-dessous donne le pourcentage moyen de micropores (pores dont le diamètre moyen est inférieur à 0,1 micromètre) pour quelques matériaux de construction.

Matériau	Masse volumique (kg/m3)	Pourcentage de micropores (% du volume de matériau) en (m³/m³)
Brique	1 950	0,8 – 1,1
Béton cellulaire	40	4 – 12
Plafonnage de chaux	1 800	4,7
Plaques de plâtre	800 – 1 400	10
Bois résineux	500	12 – 15

Il montre que ce sont les matériaux traditionnels de parachèvement (plaques de plâtres, plafonnage à base de chaux, bois) qui sont les plus hygroscopiques.

Risque lié à l’hygroscopicité des matériaux et mesures à prendre

Risque de développement de moisissures

Lorsque l’humidité relative de l’air est élevée, la teneur en humidité à l’équilibre des matériaux hygroscopique est si élevée qu’elle favorise le développement de moisissures.

Des moisissures apparaissent :

sur des objets en cuir : pour une humidité relative (φ) à partir de 76 %
sur du bois et de la laine : pour φ > 85 %
sur du coton et de la laine de verre : pour φ > 96 %

ainsi, des moisissures peuvent apparaître sur les meubles, sur les vêtements, sur les chaussures,… dans des bâtiments ou l’humidité relative est en permanence élevée.

Remarquons cependant qu’il faut un certain temps avant que la teneur en humidité à l’équilibre s’établisse. Aussi une humidité relative temporaire élevée, telle qu’on en rencontre dans les salles de bain ou les cuisines, ne provoque pas de moisissures.

Mesures à prendre

L’humidité relative à l’intérieur des bâtiments doit être maintenue en dessous de la valeur qui va provoquer des moisissures dans les matériaux hygroscopiques.

L’humidité relative conseillée, pour des raisons d’hygiène, va de 30 à 70 %. Des études ont montré que l’humidité relative la plus intéressante est de 50 %.

Pour ces humidités relatives conseillées, la teneur en humidité à l’équilibre des matériaux hygroscopiques est suffisamment basse pour ne pas engendrer de problèmes.

Posted By : 25 Sep, 2007

Sur-refroidissement

Par temps clair, la voûte céleste présente une température pouvant être jusqu’à 50 K plus faible que celle de l’ambiance terrestre. Une onde infrarouge quitte alors tous les corps « chauds » de la terre vers le ciel. La température de ces matériaux descend jusqu’à 10 K sous la température ambiante. L’humidité de l’air risque alors de condenser au contact de ces corps.

C’est l’origine de la rosée du matin, du givre sur la voiture.

Posted By : 25 Sep, 2007

Formation de moisissures

Conditions au développement de moisissures

Le texte ci-dessous est extrait de la Note d’Information Technique (NIT) n° 153 (Problèmes d’humidité dans les bâtiments) du CSTC.

Qu’est-ce qu’une moisissure ?

Des spores de moisissures, dont les dimensions sont généralement inférieures à 10 microns, sont normalement présentes dans l’air, au même titre que les bactéries. Leur concentration dans l’air extérieur est de l’ordre de 10⁵spores par m³ d’air, bien qu’elle soit plus faible après une période de pluie ou pendant des périodes de grand froid, et plus élevée aux alentours des bois, des parcs, etc.

La concentration en spores de moisissures dans l’air intérieur est en général un peu moins forte que dans l’air extérieur.

Il existe normalement de nombreuses variétés de spores de moisissures, certaines apparaissent dans des proportions plus diverses que d’autres selon la saison. Selon leur type, les moisissures sont gris verdâtre, brun foncé ou noirâtre.

En se développant, les moisissures produisent d’autres spores, de sorte que leur prolifération peut être très rapide.

Conditions nécessaires au développement de moisissures

La formation de moisissures sur une surface ne se produit que dans des conditions favorables. Il faut notamment :

Une quantité d’oxygène suffisante.

Des conditions de température adéquates. Bien que les moisissures puissent se développer à des températures comprises entre 0 et 60°C, la température optimale pour un développement rapide se situe entre 5 et 25°C. Il est important que les variations de température ne soient pas trop importante.

Un fond nourrissant approprié.

Une humidité suffisante.

Les deux premières conditions ne posent pas de problèmes dans les bâtiments. En effet, de l’oxygène s’y trouve en suffisance et la température se situe la plupart du temps dans les limites les plus favorables. D’où l’importance des deux dernières conditions : fond nourrissant approprié et humidité suffisante.

Fond nourrissant

Pour leur développement, les moisissures ont besoin de faibles quantités de matières organiques décomposables comme les sucres, les graisses et surtout la cellulose.

Même dans des bâtiments très propres, les traces de souillure sur les parois sont suffisamment nombreuses pour permettre le développement de moisissures.

Il va de soi que les endroits présentant une accumulation de salissures ou de poussières constituent des emplacements de prédilection pour le développement de moisissures.

Certaines sortes de papiers peints et surtout la colle cellulosique avec laquelle ils sont posés, ainsi que certains types de peintures semblent être à des degrés divers de bons fonds nourrissants pour les moisissures.

Présence d’humidité

L’organe reproducteur des moisissures contient environ 95 % d’eau. L’eau est une condition essentielle au développement des moisissures. Celles-ci puisent l’humidité nécessaire principalement dans le support sur lequel elles se développent.

Des variations importantes de la teneur en humidité ne donnent pas lieu, en général, à un développement de moisissures, c’est-à-dire que le développement de moisissures est rarement lié à la pénétration d’eau de pluie.

Condensation de surface ou formation de moisissures ?

La condensation superficielle apparaît lorsque l’humidité relative, à la surface d’une paroi, atteint 100 %. La formation de moisissures sur une paroi peut déjà se produire à partir dune humidité relative de 80 % si le matériau en contact avec l’air humide est hygroscopique. Ceci s’explique par le fait qu’un matériau hygroscopique absorbe une grande quantité d’humidité pour des humidités relatives de l’air situées en dessous du niveau de saturation.

Posted By : 25 Sep, 2007

Porosité des matériaux

La porosité est la propriété d’un matériau qui contient des pores ou cavités de petite taille et pouvant contenir des fluides (liquide ou gaz).

Une structure poreuse peut être :

fermée, lorsque les pores ne sont pas reliés entre eux (exemple : le verre cellulaire),
ouverte, lorsque les pores sont reliés entre eux (exemples: brique, béton) et forment des canaux très fins.

Lorsque la structure est ouverte, elle permet :

l’absorption d’eau : les canaux se comportent comme des tubes capillaires; on parle de matériaux capillaires,
la progression de la vapeur d’eau : on parle de matériaux perméables à la vapeur d’eau,
le passage de l’air : on parle de matériaux perméables à l’air.

Posted By : 25 Sep, 2007

Corrosion

L’oxygène renforce la corrosion de l’acier

Au départ, la corrosion électronique du fer par l’hydrogène

Le fer, en présence d’un électrolyte, va se dissoudre sous la forme d’un ion positif Fe++ et libérer 2 électrons. Il envoie donc dans la solution un cation (atome de métal chargé d’électricité positive) et en même temps, il se charge lui-même d’électricité négative. On dit qu’un potentiel électrique se crée entre le métal et la solution de ses ions.

Si l’eau est de très haute pureté, il n’existera aucun corps susceptible de capter les électrons issus de la dissolution du fer. Le phénomène se poursuivra jusqu’à une valeur d’équilibre où le nombre de charges électriques en présence (positives dans l’eau, négatives à la surface du métal) créera un champ magnétique suffisant pour bloquer la migration du fer.

Mais si le fer est en contact avec l’eau du robinet, ou a fortiori avec l’eau de mer ou un électrolyte quelconque, le circuit électrique va pouvoir se refermer. En effet, l’eau sera partiellement ionisée :

H2O –> H+ + (OH)-

Et une certaine quantité d’ions H+ vont réagir sur une partie du métal en récupérant les électrons libérés par la dissolution du fer et former de l’hydrogène gazeux (apparition de petites bulles d’hydrogène) :

2 H+ + 2 électrons –> H2

La corrosion se traduit par une circulation d’électrons. Le métal qui cède des électrons constitue l’anode, les ions H+ qui absorbent les électrons constituent la cathode. Cette fois, le Fe continue à se dissoudre en Fe++ !

Remarque : par convention, le courant (+) est représenté dans le sens contraire de la circulation des électrons (-).

La quantité de courant qui traverse cette pile est proportionnelle à la quantité de métal qui se dissout à l’anode. Un ampère par an dissoudra environ 9 kg d’acier par an. Seule, la présence de bulles d’hydrogène sur la cathode formera une couverture isolante capable de réduire le débit de courant et de freiner la corrosion.

Un responsable de la maintenance peut contrôler si de la corrosion se produit dans son réseau : en approchant une flamme du dégazeur, s’il y a présence d’hydrogène une petite explosion se fera lors de l’ouverture de la soupape.

Le renforcement de la corrosion en présence d’oxygène

La plupart des eaux contiennent de l’oxygène dissous. Cette teneur en oxygène diminue si la température augmente, mais augmente si la pression s’accroît.

1° Cet oxygène se combine avec l’hydrogène H2 pour former de l’eau :

2 H+ + 1/2 O2 + 2 électrons –> H2O

On évite ainsi l’accumulation d’hydrogène et la corrosion continue alors sans empêchements.

2° L’oxygène capte lui-même les électrons et forme des ions OH- :

O2 + 2 H2O + 4 électrons –> 4 (OH)-

Ceux-ci vont se combiner avec les Fe++ pour former des hydroxydes ferreux et ferriques.

Fe++ + 2 (OH)- –> Fe(OH)2
Fe(OH)2 + 1/2 O2 + 2 H2O –> Fe(OH)3

Ce qu’on appelle couramment de la rouille !

Conséquence

Pour éviter ces corrosions, l’eau des circuits de chauffage est désaérée (dégazée par des purgeurs automatiques) : les quantités d’oxygène seront réduites.

De plus, dans un circuit de chauffage, c’est toujours la même eau qui circule, on parle « d’eau morte ». Si de l’eau nouvelle est ajoutée au circuit, il faut rechercher l’origine de la fuite pour éviter de recharger l’eau en agent corrosif.

La présence de boues renforce la corrosion de l’acier

La formation d’une pile au sein d’un métal

Comme vu ci-dessus, une pile est donc formée au sein d’un même métal : entre deux points voisins de la tuyauterie se constitue un couple électrique. Comment se fait-il qu’une zone devienne anodique et une autre cathodique ?

Une différence locale dans la qualité de l’acier peut déjà le justifier : présence d’impuretés (oxydes), d’éraflures ou d’entailles, … Ce n’est pas un hasard si de la corrosion apparaît souvent à l’endroit du filetage des tuyauteries assemblées.

Mais ce qui sera souvent l’élément facilitateur de la corrosion, c’est l’existence d’une aération différentielle en oxygène : les zones faiblement aérées constituent des anodes, alors que les zones fortement aérées deviennent des cathodes.

C’est Evans qui a mis en évidence cette propriété par l’expérience ci-dessous :

Lorsqu’un matériau métallique plonge dans un milieu dont les teneurs en oxygène sont différentes (par injection d’oxygène localement), il apparaît un courant électrique. La plaque la moins aérée se dissout dans le milieu et libère des électrons.

Par exemple pour le Fer :

Fe –> Fe++ + 2 électrons

Une corrosion sous les boues du réseau

Cette corrosion par aération différentielle se rencontre dans les installations de chauffage : les zones sous une couche de boues au fond d’un radiateur ou d’une chaudière (faiblement aérées) se corrodent car elles constituent des anodes, alors que les zones soumises à un débit plus élevé (fortement aérées) deviennent des cathodes.

Ces boues sont formées de résidus de montage (limailles, produits de soudure,…) ou encore des sédiments présents dans l’eau (sable, argile,…). L’usage d’un filtre à l’entrée du réseau sera toujours utile, filtre avec un pouvoir de rétention de 25 à 50 microns.

Deux métaux différents se corrodent entre-eux

La noblesse des métaux

Comme le fer, tous les métaux plongés dans une solution établissent un potentiel électrique entre eux et la solution : c’est le potentiel d’électrode simple. Ces potentiels sont repris dans le tableau ci-dessous, avec le potentiel de l’hydrogène pris comme zéro de référence (pour une raison non développée ici).

Élément	Potentiel (Volts)
Sodium	– 2.7
Magnésium	– 2.3
Aluminium	– 1.7
Zinc	– 0.8
Chrome	– 0.7
Fer	– 0.4
Nickel	– 0.3
Etain	– 0.1
Plomb	– 0.1
Hydrogène	0
Cuivre	+ 0.3
Argent	+ 0.8
Platine	+ 1.2
Or	+ 1.4

Il est intéressant d’analyser de plus près cette liste : elle nous fournit les tendances relatives à la corrosion pour ces éléments. Par exemple, le sodium réagit violemment avec l’eau tandis que le platine n’est pas attaqué par l’eau. Pour cette raison, l’or et l’argent sont souvent trouvés à l’état natif, tandis que le fer et l’aluminium sont toujours trouvés sous formes combinées (oxydes) dans les mines.

On parle couramment de hiérarchie, de noblesse des métaux, l’or étant le plus noble.

La création d’une pile entre 2 métaux

Lorsque deux métaux sont mis en contact, une différence de potentiel électrique apparaît entre eux, un couple galvanique est créé. Une corrosion dite galvanique va s’enclencher et ce, d’autant plus fortement que la différence de potentiel entre les métaux sera forte.

Par exemple, le cuivre et l’aluminium forment une pile puissante : 2,0 V (= 1,7 + 0,3).
Attention à l’association entre radiateurs en aluminium et tuyauteries en cuivre !

Par contre, le magnésium et l’aluminium formeront une pile plus faible : 0,6 V (2,3 – 1,7).

Un métal situé plus haut dans la série agira comme anode et celui plus bas se comportera comme cathode lorsque les deux métaux sont en contact. Ainsi, entre le fer et le cuivre, c’est l’acier, moins noble, qui constituera l’anode et cédera ses électrons, alors que le cuivre, plus noble, constituera la cathode.

Les phénomènes de couple galvanique seront renforcés ou diminués par d’autres paramètres. Par exemple, le cuivre s’érode facilement et de nombreuses particules de cuivre se mettent en circulation, se déposent sur les tuyauteries acier et constituent de nombreuses micropiles enclenchant le processus de corrosion. C’est une des raisons qui font que l’utilisation du cuivre est proscrite en amont de tuyauteries galvanisées.

Un ballon d’eau chaude sanitaire en acier galvanisé se détériore s’il est raccordé à l’arrivée d’eau de ville par des tuyauteries en cuivre. Si le cuivre est situé en aval de l’acier, il y aura peu de problèmes.

À noter que si l’aluminium est un métal réactif (il se situe très haut dans la série des potentiels …), il possède une bonne résistance à la corrosion. Ce métal forme rapidement en surface une couche d’alumine (Al2O3) qui arrête la corrosion en beaucoup de milieux environnants.

La protection contre la corrosion électrochimique

Voici quelques exemples de procédés utilisés pour combattre la corrosion :

Choix de combinaisons de métaux aussi voisins que possible dans la série galvanique.

Revêtements protecteurs tels que la peinture. Un tel revêtement constitue une barrière entre le métal et son environnement, empêchant le courant de circuler.

Addition d’inhibiteurs chimiques dans la solution en contact avec le ou les métaux. Ils créent généralement une fine pellicule d’hydroxydes ou de sels à la surface du métal. Le passage du courant est freiné et la corrosion aussi.

Isolation des métaux différents par une rondelle de Bakélite, de plastique, … à l’endroit de leur contact.

Isolement électrique intégré dans un raccord boulonné entre deux métaux différents.

Protection cathodique : un courant électrique extérieur est appliqué au métal de telle sorte que le courant entre dans le métal par la totalité de sa surface. Les régions anodiques sont transformées en régions cathodiques. Ce courant s’oppose au courant anodique de corrosion.

Protection par « anode sacrificielle » : un métal ne peut s’oxyder si l’on fait en sorte qu’il soit la cathode d’une pile. Ainsi, dans l’eau de mer, un objet en cuivre est protégé s’il est relié électriquement à une électrode de fer. C’est le fer qui sera oxydé puisqu’il constitue l’anode de la pile associant les couples Cu⁺⁺/Cu et Fe⁺⁺/Fe). De même, un objet en fer (une coque de bateau, par exemple) est protégé par des anodes en zinc fixées sur lui : c’est le zinc qui sera attaqué (= « anode consommable »). De même encore, on peut protéger des canalisations en fonte enfoncées dans le sol en les reliant de loin en loin, à des électrodes d’un métal plus réducteur que le fer (Zn, Mg), également enterrées.Dans les boilers (réservoirs d’eau chaude sanitaire), c’est souvent une électrode soluble de magnésium qui sera placée pour protéger la cuve en acier. Elles doivent être renouvelées après quelques années.

Ne pas adoucir trop fortement l’eau : un léger dépôt renforce la protection interne de la tuyauterie. On évitera donc de régler l’adoucisseur en dessous des 15°F.

Posted By : 25 Sep, 2007

Infiltration d’air au travers de l’enveloppe

Infiltration d'air au travers de l'enveloppe

Pourquoi l’air s’infiltre-t-il au travers d’un bâtiment ?

L’air se déplace des zones de haute pression vers les zones de basse pression, tout comme la chaleur se déplace des zones à température plus élevée vers les zones à température plus faible.
Dans un bâtiment, deux causes peuvent être à l’origine d’une différence de pression entre l’extérieur et l’intérieur :

Le vent exerce une pression sur les façades exposées et une dépression sur les façades opposées.

Le chauffage dilate l’air ambiant à l’intérieur du bâtiment et crée ainsi une surpression par rapport à l’extérieur.

La différence de pression entre l’extérieur et l’intérieur est, en général, comprise entre 0 et 100 Pa.

Trois modes de transport de l’air au travers de l’enveloppe d’un bâtiment

Le transport de l’air au travers de l’enveloppe du bâtiment se réalise de 3 manières ci-dessous :

L’air passe au travers des matériaux poreux dont les pores sont en liaison les uns avec les autres et relient l’intérieur du bâtiment à l’extérieur via des chemins tortueux.
L’air passe à travers les défauts de construction (joints de maçonnerie mal fermés, joints d’étanchéité entre la maçonnerie et les châssis défectueux, etc.).
Ce transport d’air est, en général, plus important que celui au travers des matériaux même.
L’air passe par les fuites des châssis de portes et de fenêtres (entre l’ouvrant et le dormant).
Ce transport d’air est, en général, également important même dans le cas de châssis fermant bien.

Posted By : 25 Sep, 2007

Champignons parasites du bois

Les champignons provoquent la pourriture du bois.
Leurs spores sont présentes en permanence dans l’air. Lorsqu’elles rencontrent des conditions favorables, elles germent et les champignons se développent.

Les conditions favorables au développent sont les suivantes :

Humidité environnante trop importante provenant :
- d’infiltrations,
- de condensation,
- ou d’humidité ascensionnelle.

Ventilation trop faible,
Température favorable,
Hygiène générale défectueuse,
Vapeur ammoniacales (fosses, étables, …),
Absence de traitement du bois.

Les champignons détruisent le bois par transformation chimique.
Ses filaments microscopiques, invisibles à l’oeil nu, produisent des enzymes qui digèrent le bois.

L’attaque du bois n’apparaît que lorsque l’état de celui-ci est déjà fortement avancé.
À ce stade, les filaments se sont groupés en tissus pour former des masses bien visibles à la surface du bois. L’aspect du bois se modifie et la pourriture de celui-ci apparaît.

L’identification exacte du champignon présent n’est pas toujours possible. Elle n’est pas nécessaire, car les traitements à préconiser sont les mêmes dans tous les cas.

Les principaux champignons parasites du bois de construction dans nos régions sont

La mérule (Serpula lacrymans)

Symptômes de l’attaque :

fructifications visibles,
spores répandues,
paquets d’ouate,
forte odeur fétide,
débris et réseaux de fils accrochés aux maçonneries.

Aspect du bois : pourriture cubique

Les bois attaqués prennent une coloration brun clair.

Des cassures nettes suivant trois directions perpendiculaires fractionnent le bois en une série de petits parallélépipèdes visibles.

Description du champignon

Ce champignon dégage une forte odeur fétide.

Il peut se présenter sous différentes formes.

Sous sa forme la plus spectaculaire :

Il s’étale en paquets d’ouate blanche à la surface du bois et de la maçonnerie. En vieillissant ces paquets se parcheminent et prennent une couleur foncée. A la lumière le champignon développe des fructifications en forme de disques plus ou moins complets, avec bordure plissée blanche et partie centrale brune couverte de spores. Ces spores envahissent les locaux infectés avant de s’envoler et de contaminer l’atmosphère.

Sous sa forme la plus discrète :

Accroché à la maçonnerie, il ressemble à des débris de peau ou à des réseaux des fils qui peuvent être confondus avec des toiles d’araignée. De gros cordons s’insinuent dans les joints des maçonneries et amènent l’eau des zones humides jusqu’aux tissus du champignon qui se sont développés dans des endroits plus secs.

Le champignon des caves (Coniophora puteana)

Symptômes de l’attaque

Présence du mycélium peu abondant en voile ténu sur la surface du bois ou de la maçonnerie. Fructification rare.

Aspect du bois : pourriture cubique

Les bois attaqués prennent une coloration brun foncé.

La pourriture cubique est, dans ce cas, interne. A la dessiccation, le bois atteint est extérieurement légèrement déprimé. Sous cette pellicule de bois relativement intact, le bois est entièrement fissuré longitudinalement et transversalement. Il se réduit en poudre sous la pression.

Description du champignon

Fructifications rares dans le bâtiment sous forme de croûte membraneuse continue de forme irrégulière, épousant la forme du substrat, dont la surface est bosselée ou tuberculée, brun ocre à violacé à l’état frais, brun-tabac à l’état sec.

Marge étroite ou large suivant les conditions (1 à 15 mm) blanche ou jaunâtre.

Les cordons mycéliens se développent en éventail. Ils sont d’abord blancs, puis brunissent pour devenir noirs.

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Résistance thermique totale d’une paroi (Rt)

La résistance thermique d’une paroi (R_T)

La résistance thermique totale R_T d’une paroi d’ambiance intérieure chaude à ambiance extérieure froide, est égale à la somme des résistances thermiques de toutes les couches de matériaux ou d’air peu ou non ventilé, qui constituent la paroi, et des résistances d’échange superficiel.

R_T = R_si + R₁ + (R₂) + (R_…) + (R_a) + R_se

Les valeurs entre parenthèses n’existent pas lorsque la couche (d’air ou de matériau) est absente.

À partir de la résistance thermique totale, on peut calculer le coefficient de transmission thermique U.

Remarque 1
Dans le cas où la paroi contient une couche d’air peu ventilée, la somme des résistances thermique des couches de matériaux situés entre la couche d’air et le côté froid, est limitée à 0.15 m²K/W. (Réf : AGW du 17 avril 2008, Annexe VII, Art 5.4.2.3).

Remarque 2
Dans le cas où la paroi sépare deux ambiances intérieures l’une froide et l’autre chaude, la formule devient :

R_T =R_si + R₁ + (R₂) + (R_…) + (R_a) + R_si

Les valeurs entre parenthèses n’existent pas lorsque la couche (d’air ou de matériau) est absente.

Remarque 3

Dans le cas où la paroi contient une couche d’air fortement ventilé, on ne considère que la partie située du côté chaud de la couche d’air, et on considère que cette partie sépare deux ambiances intérieures dont celle située côté froid est à la température extérieure.

Dans ce cas, formule devient :

R_T = R_si + R₁ + (R₂) + (R_…) + R_si

Les valeurs entre parenthèses n’existent pas lorsque la couche de matériau est absente.

Remarque 4

En général, la résistance thermique des couches dont l’épaisseur est inférieure à 1 mm n’est pas prise en compte pour le calcul de la résistance thermique totale des parois.

La résistance thermique d’une paroi dont certaines couches sont non homogènes

Les parois de la surface de déperdition du volume protégé sont parfois constituées d’une série de couches dont certaines ne sont pas homogènes (par exemple : couches constituées d’un mélange de plusieurs matériaux homogènes comme du bois et de l’isolant).

Calcul précis

Le calcul numérique précis de la résistance thermique de la paroi peut se faire suivant une méthode numérique conformément à la norme NBN EN ISO 10211.

Méthode simplifiée (méthode par combinaison)

Dans beaucoup de cas, il n’est pas nécessaire de faire appel à des calculs numériques et des méthodes simplifiées peuvent être appliquées. Elles donnent via un calcul manuel et l’application de certaines formules une valeur RT suffisamment précise.

La résistance thermique totale de la paroi est comprise entre deux limites :

La limite supérieure de la résistance thermique totale (R’_T)
La limite inférieure de la résistance thermique totale (R’’_T)

Pour calculer la limite supérieure (R’_T)

On divise la paroi en i sections dont toutes les couches sont homogènes.
Pour chacune de ces sections, on détermine la transmission thermique U_i (=1/R_T,i).
On détermine U de la paroi comme la moyenne pondérée (en fonction des surfaces) des U_i des sections.
On obtient R’_T à partir du U moyen : R’_T = 1/U

U = % a x U_a + % b x U_b + % c x U_c + % d x U_d x …
1/R’T = % a/RT_a + % b/RT_b + % c/RT_c + % d/RT_d + ⋯

Pour calculer la limite inférieure (R’’_T)

On divise la paroi en j couches homogènes ou non homogènes.
Pour chacune de ces couches, on détermine la transmission thermique équivalente Uj (=1/Rj) de la couche comme la moyenne pondérée (en fonction des surfaces) des transmissions thermiques Uj (= 1/Rxj) des sections de matériaux différents dans la couche.

1/Rj = % aj/R_aj + % bj/R_bj + % cj/R_cj+ % dj/R_dj + ⋯

On obtient ainsi le R_j de chacune des couches.
On calcule R’’_T comme pour une paroi avec couches homogènes :

R’’_T = R_si + R₁ + R₂ + R₃ + R₄ + … + R_se

Pour calculer la résistance thermique (R_T)

On effectue la moyenne arithmétique des limites supérieures et inférieures de la résistance thermique.

RT = (R’_T + R »_T) / 2

Applicabilité

La méthode simplifiée ne peut pas être appliquée :

lorsque le rapport entre R’_T et R’’_T est supérieur à 1.5 ;
lorsque la couche isolante de la paroi est traversée par du métal.

Source : AGW du 17 avril 2008, Annexe VII, Art 6.2

Exemple

a = 3O m², b = 3O m², c = 1O m², d = 3O m²,

➙ % a = 0.3, % b = 0.3, % c = 0.1, % d = 0.3

e1 = 0.05 m, e2 = 0.1 m, e3 = 0.05 m,

Calcul de la limite supérieure (R’_T)

Calcul de la limite inférieure (R’’_T)

Calcul de la résistance thermique (R_T)

R_T = (1.39 + 1.12) / 2 = 1.25 m²K/W

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