L`ISOLATION EXTÉRIEURE EXEMPLE DU GROUPE SCOLAIRE

Transcription

Centre de ressources régional
Qualité Environnementale des Bâtiments
www.bourgogne-batiment-durable.fr
L’ISOLATION EXTÉRIEURE
EXEMPLE DU GROUPE SCOLAIRE DE SAUVIGNY LE BOIS
Antonin
A t i MADELINE
Chargé de mission
Avec le soutien
financier de
Bourgogne Bâtiment Durable
La construction durable en Bourgogne
20
La
consommation énergétique dépend de :
1/ qualité de l’enveloppe et du bâti
forme, orientation et caractéristiques des parois
2/ comportement des usagers
3/ qualité des équipements techniques :
Installations de chauffage et de refroidissement
Installation hydraulique (ECS)
Réseaux de ventilation
Réseaux d’éclairage
d éclairage
Électrodomestique (électroménager, audiovisuel…)
un bâtiment
bien isolé
Qesako ?
Se protéger des vents dominants
Se protéger des vents dominants :
1.
2
2.
3.
4.
par les formes
par des sas d’entrée
d entrée
par la bonne implantation des entrées d’air
en plaçant des pare-vent sur les entrées d’air
coefficient
ffi i t d
de
l'échange superficiel
en fonction des vents
vers le troglodyte…
23
Utilisation
des apports
passifs solaires
Apports solaires
sur façades
Isolation toitures et combles :
isolants à forte capacité thermique
hiver
(fibre de bois, ouate de cellulose
dense )
dense…)
été
E
47° Latitude Nord
O
Sud
Compacité, inertie, déphasage…
Compacité, Murs à accumulation, protections solaires…
+ 16 %
Être étanche aux échanges
de calories et à l’air…
Laurent BOITEUX, AJENA – chargé de mission « appro
Qu’est-ce qu’une
b
bonne
iisolation
l i
?
Isoler (thermiquement)…
Isoler thermiquement…
un isolant thermique doit permettre le
ralentissement
de 3 types
t pes d’échanges thermiques
thermiq es :
Il s’agit de gérer les transmissions de calories émises par :
- rayonnement
issues d’une source de chaleur
- conduction
au travers de matériaux conducteurs
- convection
ti
effet qui conduit l’air à se réchauffer et
à monter puis à se refroidir et à descendre
norme NFP 75-101 pour un isolant thermique :
conductivité thermique ≤ 0,065 W/m.K
+
résistance thermique (R=ép/λ) ≥ 0,5 m².K/W.
28
Importance de la température ressentie
T° de surface des murs = 16°C
Air chauffé à 20°C
T° résultante = (16+20)/2 = 18°C.
Sensation équivalente si (T° parois = 18°C) + (air chauffé = 18°C)
soit une baisse de la facture énergétique d’environ 15 % !
0°
8,3°
Ug = 3
0°
15,7°
Ug = 1,1
0°
17,3°
Ug = 0,7
Isoler (thermiquement)…
1/
ossature + isolation thermique
2/
enveloppe étanche à l’air et à l’eau
étanchéité continue éventuellement perspirante*
*permettant la migration de la vapeur d’eau
3/
ventilation permanente et adaptée
Etanchéité à l’air
Traitements
a te e ts
des ponts
thermiques
Performances en œuvre de l’isolation
Exemple : Essai de quantification des
pertes thermiques dues à un pare vapeur
non continu* sur laine minérale
pertes : eau à la place de l’air
sans une bonne étanchéité à l’air
10 cm d’isolant = 2 cm effectif !
20 cm d’isolant = 4cm effectif !
pertes par
convection
Avec
A
ec une
ne fente de 1mm pour
po r 1m² d’isolant,
d’isolant
la valeur U chute de 0.30 à 1.44 W/m²K
soit un pouvoir isolant divisé par 4.8.
*Institut de physique du bâtiment- Stuttgart.
E
Essai
i réalisé
é li é avec une diffé
différence d
de pression
i
ext/int
t/i t d
de 20
20pa .
31
trappes
Volet roulant
huisseries
Joint de dilatation
parcloses
lame d’air
et prises
électriques
ascenseur
32
33
Quelques exemples de produits…
Source : Placo St Gobain
Source : Placo St Gobain
membrane Opt'Air, (Isover)
Aéroblue® : revêtement technique intérieur à base de gypse
qui renforce les performances d’ étanchéité à l’air en 5 mm d'ép. étanchéité à l’air des parois maçonnées (sur murs)
elle adhère directement par simple marouflage.
Source : Doerken
Cette couche de résine acrylique associée à un géotextile
DELTA®‐LIQUIXX s’adapte à la zone à traiter et crée une membrane pare‐vapeur résistante et souple pour rendre la zone étanche à l’air.
34
35
D’après CETE de Lyon
VERIFIER ‐ CORRIGER
VERIFIER Bourgogne Bâtiment Durable
36
vous viendrait il à l’idée
de réaliser des réseaux d’eau
d
eau non étanches ?
non étanches ?
alors pourquoi
les réseaux aérauliques
les réseaux aérauliques
ne le seraient‐ils pas ?
37
Principes & Recommandations :
1/ Etanchéité à l’air et à l’eau des parois
2/ Ventilation efficace et constante
3/ Choix cohérent des produits d’isolation et de parements
4/ Privilégier les parois perspirantes lorsque cela est cohérent et possible
Bonne étanchéité = bon renouvellement d’air
38
Isolation + étanchéité à l’air des parois + ventilation : ‐ Confort hygrothermique
ATOUTS
(éviter les effets de courants d’air froid, améliorer la ventilation, …)
‐ Confort acoustique
(amélioration acoustique )
(amélioration acoustique, …)
‐ Aspects structurels
(humidité dans les parois, éviter les pathologies, …)
‐ Santé
(répartition des flux de ventilation, moisissures, …)
‐ Efficacité énergétique Efficacité énergétique (et économique)
(et économique)
(efficacité de l’isolation et des systèmes, …)
‐…
39
diverses alternatives et approches
La performance ne se résume pas à
la simple addition de parois performantes
quelques risques structurels
et/ou sanitaires subsistent
maîtrise des risques
et confort optimisé
aucune isolation…
un vécu
à l’ancienne…
une amélioration
conventionnelle
l’application
pp
du principe
p
p de
« la boite dans la boite »
Isoler par
l’ té i
l’extérieur
pourquoi
p
q
?
par simple obligation…
42
pour être efficace, l’isolation doit être continue
ITE par rapport à ITI
50 % de gain
sur les déperditions thermiques
a) non isolé
b) isolé par
l’intérieur
c) isolé par
l’intérieur avec
traitement en
nez de dalle
d) isolé par
l’extérieur
20
R p  0,1
20
Source Armand Erbé
INCIDENCE DES PONTS THERMIQUES EN NEZ DE DALLE
44
Limiter les ponts thermiques
bâtiments récents :
B
A=B
A
Les caméras thermiques deviennent
accessibles :
la qualité de pose des isolants peut
aisément se vérifier
Source : FFB
45
Se protéger des effets de surchauffe et protéger la structure
Eviter systèmes de refroidissement et
inconfort
Profiter au maximum
des sources de chaleur intérieure
économiser consommations / éviter inconfort
46
Comportement du mur
ITI
Flux d’air
Flux de chaleur
Vapeur d’eau apeu d eau ((éventuellement))
47
Comportement du mur
ITE
Flux d’air
Flux de chaleur
Rayonnement
« Effet radiateur »
Protection de
Protection
de
la structure
Vapeur d’eau p
(éventuellement)
48
Isolation par l’extérieur
Les arguments du« mur-manteau »
•
•
•
•
•
•
•
Facilité de réparation
Facilité d’entretien
Résistance aux effets
du vents
Etanchéité à l’eau
Tenue aux chocs
Comportement en cas
d’incendie
Résistance thermique
49
L’isolation par l’extérieur
AVANTAGES :
- Isolation thermique
- Protection des éléments de structure
fissuration, dégradation, pollution....
- Etanchéité à l’eau
- Participation à la réduction des pollutions sonores
aériennes extérieures
- Exclusion de produits présentant éventuellement un
risque de pollution de l’air intérieur
- Eventuelle amélioration de l’esthétique du bâtiment
INCONVENIENTS :
- Eventuelle implication sur l’esthétique du bâtiment
- Attention à l’acoustique
q
intérieure
Définitions
Vêtage :
nom masculin
Système d'éléments
d éléments de parement qui se fixe
mécaniquement au mur sans utiliser d'ossature
intermédiaire (par opposition à bardage et à vêture ).
Bardage
g :
nom masculin
((…de bardeau )
Revêtement protecteur mince, à dilatation libre,
de l'ossature ou des murs extérieurs d'un bâtiment.
Vêture :
nom féminin
(de vêtir )
Bardage isolant pour murs extérieurs.
51
Revêtements de surface
La finition extérieure peut prendre différentes formes,
en fonction de la technique choisie et de l’aspect esthétique recherché
Parements :
Enduits organiques ou hydrauliques sur isolant
B d
Bardages
rapportés
é
Vêtures et vêtages
Revêtements attachés en p
pierre mince
Contre-mur en briques
Façades semi-rideaux
...
Finitions :
Enduits
E
d it b
bruts
t d
de projection,
j ti
grattés,
tté écrasés,
é
é frottés,
f tté tyroliens…
t
li
Bois, aluminium, acier, zinc, cuivre, céramique, terre cuite…
Ecailles,, plaques,
p q
, bardeaux,, clins…
52
ITE : exemples de finition…
Attention aux coloris foncés sur les enduits
= potentielles déformations et fissurations
dues à l’absorption du rayonnement solaire
modénature de façade
reproduite à l’identique
S
Source
STO
Isoler par
l’ té i
l’extérieur
comment ?
Points de vigilance,
T it
Traitement
t des
d détails
dét il ett cas
particuliers
54
ITE : la toiture aussi …
ouvertt à la
l
vapeur d’eau
plutôt fermé
à la vapeur d’eau
Isolation du toit :
20 cm + 12 cm
laine de bois
55
Cas particuliers…
Monuments, bâtiments
â
remarquables, secteur sauvegardé,
é …
L’isolation extérieure peut être admise* en réhabilitation :
- si la modénature de façade n’a pas d’intérêt patrimonial
- sii la
l modénature
dé t
peutt êt
être reproduite
d it à l’identique
l’id ti
- dans le cadre d’une amélioration esthétique du bâti
* Sous réserve de l’accord des instances décisionnelles (MH, SDAP, …)
Système constructif en terre :
environ 10% des constructions anciennes bourguignonnes
Quelques spécificités incontournables
notamment
- le comportement hygrothermique de la paroi
- la
l gestion
i
d
de lla migration
i
i
d
de lla vapeur d’
d’eau
Paroi à colombage
Remplissage terre
56
Diverses typologies constructives (pierre, terre, …) + enduits (chaux) ou non…
Nord
N
dd
de l’Y
l’Yonne :
Murs porteurs en pierre / calcaire tendre
ajout de chaînage en brique pleine
Nièvre, Côte d’Or,
Yonne, Mâconnais :
Murs porteurs en
pierre de calcaire dur
Vallée ouest de la Saône
et Bresse bourguignonne :
Terre crue ou cuite (p
(pisé,, …))
avec ou sans ossature bois
Craie
Calcaires et marnes
Alluvions et sables
Roches granitiques
Argiles
Bi
Bien
entendu,
t d il existe
i t d’autres
d’ t
systèmes
tè
constr
t
Bassin du Morvan :
Murs porteurs en pierre de granit
57
Bas de mur avec
pont thermique
non traité
Rissques de
e conde
ensation
I té i
Intérieur
Zone de condensation spécifique
Source S. Courgey
58
Détails
Dé
il
d l’ITE
de
…
Pieds de murs
Partie encaissée
Remontées capillaires en
neuf
Enduit bitumineux + delta MS
Isolant imputrescible
Source : AJENA
60
Remontées capillaires
dans l’ancien
Laine de bois
perméable à la vapeur d’eau
Polystyrène extrudé
imputrescible imperméable à l’eau
imputrescible,
l eau
absence de rupture de capillarité en pieds de murs :
pose d’un isolant et d’une protection
perméables à la vapeur d’eau + capillaires
en partie courante du mur
pour que la vapeur d’eau puisse s’échapper par diffusion.
Absence de
barrière de
capillarité
Attention aux drainages trop radicaux
radicaux et/ou trop près des murs!
61
Intérieur
logement
Risques de condensation
garage
62
Ponts thermiques / Linteaux - isolation extérieure
Source Jean-Marie Bouchard
linteau avec
isolation thermique
extérieure
de type Lamitherm ou similaire
(PSE polystyrène expansé)
Isotherme de linteau
risques
i
de
d condensation
d
ti
ett
d’attaque par des champignons
63
Ponts thermiques / Linteaux - isolation extérieure
Source
Sou
ce Jea
Jean-Marie
a e Bouchard
ouc a d
linteau avec
isolation thermique
extérieure
de type
yp Lamitherm ou similaire
(PSE polystyrène expansé)
+
isolation de l’embrasure
Isotherme de linteau
Pas de risques de
condensation
ou d’attaque par des
champignons
avec un retour
t
d’i
d’isolant
l t
de type Styrofoam IB-X
ou techniquement similaire
64
Détails : les baies
à éviter
OK
65
extérieur
-10°
saturation
20° à l’intérieur
exemple de pose d’une huisserie bois-alu
66
Détails : les angles…
67
Soigner toutes les fragilités
Source CETE de Lyon
68
Ponts thermiques intégrés
Épaisseurs de matériau isolant
à pouvoir isolant identique
avec un λ = 0,04 W/mK
pour un U = 0
0,23
23 W/m
W/m.K
K
par m² de paroi
d’après calcul RT2005
32,2 cm
20,5 cm
17 6 cm
17,6
16,0 cm
accroches, suspentes, …
conduits, tuyaux, …
69
70
71
Mise au point…
Toiture : isolation sous combles rampants = grande majorité des travaux
 OK mais avec pare‐pluie extérieur obligatoire sous tuiles !
Possibilité d’utiliser un système d’isolation type sarking
L’isolation extérieure en plaque
p q
ne s’applique que sur des murs plans
Murs très sensibles aux échanges de vapeur d’eau
d eau (terre crue
crue, pisé
pisé, …)
)
Isolation complexe et devant être confiée à des professionnels
72
avec quels produits ?
- isoler les bâtiments ?
-p
par l’extérieur ?
- en fibres végétales ?
73
Choix complexe
le « bon » produit ?
le « bon » matériau ?
le « bon » système
è
constructif
if ?
- aspects techniques (efficacité,
( ffi
ité sécurité,
é
ité pérennité)
é
ité)
- aspects contextuels (filières et compétences à disposition)
- aspects
p
économiques
q
- aspects réglementaires (respect législation, assurabilité…)
- aspects sanitaires et toxicologiques
- aspects environnementaux
Serait-il encore envisageable de
s’affranchir
’ ff
hi de
d l’un
l’ de
d ces paramètres
èt
?
74
Matériaux ‘puits de carbone’
Pour constituer 1 tonne de matière, le végétal (arbre ou
autre plante) :
- absorbe jusqu’à 1,6 tonnes de CO2
- émet 1
1,1
1 tonnes d
d’ O2
- fixe 0,5 tonne de carbone
Tout au long de son utilisation comme matériau,
matériau
le carbone absorbé reste fixé.
En fin de vie
vie, le matériau dégagera :
- du gaz carbonique (s’il est brûlé),
- du méthane (si on le laisse se décomposer).
En final, en terme de G.E.S, le bilan s’équilibre.
Energie grise / les produits d’isolation
Energie grise en kWh
pour 1 m² d’isolant à R=5 m².K/W
jusqu’aux
jusqu
aux ‘produits
produits mis en oeuvre
oeuvre’
TENDANCES : Plus un matériau est :
- dense (kg)
- transformé
t
f
é
... plus son énergie grise est importante 
76
Bilan carbone / Exemple : les produits d’isolation
Bilan carbone en kg CO2 eq
pour 1 m² d’isolant à R=5 m².K/W
jusqu’aux
jusqu
aux ‘produits
produits mis en œuvre
œuvre’
TENDANCES : Plus
Pl un matériau
té i est...
t
- biosourcé (issu de matière organique renouvelable)
- dense
- peu transformé
... plus il est stockeur de CO2

77
Fibres de bois
TYPOLOGIE : Panneaux, rouleaux, vrac
Imprégnation paraffine ou latex en utilisation pare-pluie
Fabricants :
PAVATEX, GUTEX, HOMATHERM, HOFATEX, KRONOFRANCE, CELID, STEICO…
Localité, distribution : Fabrication en Allemagne, Suisse, Pays Bas, France, …
Caractéristiques hygro-thermiques :
ρ = 35 à 280 kg/m3
Facilité de mise en œuvre : Aisée. Production de poussières de bois, protections nécessaires
λ= 0,038 à 0,055 W/m.K
Compétences régionales : Connue et utilisée par de plus en plus de professionnels
c= 1600 à 2300 J/kg.K
Reconnaissance technique : Atec, Acermi, …
μ=1à5
ENERGIE GRISE : Elevée à très élevée : 43 à 122 kWh/m2 pour R=5 m2.K/W
Comportement à l’humidité :
perméable à la vapeur d’eau
d eau,
hygroscopique, capillaire,
Putrescible en cas d’humidité persistante
BILAN CARBONE : Bon à excellent
-18,56 à -1,46 kg CO2eq/m² pour R=5 m2.K/W
TRAITEMENT DE FIN DE VIE :
Ré tili bl selon
Réutilisable
l lle ttype d
de pose
Biodégradable selon la composition
Incinération pour les présentations bitumées
Sensibilité au feu :
C b tibl ((classe
Combustible
l
E)
SANTE HUMAINE / TOXICOLOGIE :
-Emissions
E i i
d
de poussières
iè
d
de b
bois
i llors d
de lla dé
découpe ou en utilisation
tili ti en vrac
- Pas d’irritations cutanées ni de démangeaisons lors de la pose
- pare-pluie bitumé : émissions importantes de COV lors de fortes chaleurs
Durabilité, stabilité :
Non consommable par les rongeurs,
difficilement consommable si forte densité
bonne stabilité dans le temps
Performances thermiques :
Contribution au confort d’été
en paroi légère (ex
(ex. rampants)
MATIERE :
Matière végétale : bois de recyclage (chantiers forestiers, menuiseries)
Obtenu à partir du défibrage de chutes de résineux on obtient la fibre de bois en vrac.
Procédé humide : formation d’une pâte épaisse avec de l’eau et des adjuvants,
qui est coulée, laminée et séchée entre 120 et 200°C
P édé sec ((panneaux souples)
Procédé
l ) : façonnage
f
à sec réclamant
é l
t plus
l d’
d’adjuvants
dj
t et/ou
t/ d
des fib
fibres d
de polyester
l
t
Adjuvant : colle PVAc, résine polyuréthane, paraffine ou lignine du bois, suivant le procédé de fabrication
78
Fibres de bois
Mu = 1 à 2
MATÉRIAUX ET PRODUITS ISSUS DU
BOIS
Mu = 5
Liège expansé
TYPOLOGIE : panneaux ou vrac
Fabricants :
ALIECOR, AGGLOLUX, EASY-LIEGE, LIEGES-MELIOR, NATISOL, SOTEXTHO…
Localité, distribution :
Ressources en régions méditerranéennes
(
(essentiellement
ti ll
t Portugal,
P t
l petite
tit production
d ti en F
France))
Mise en œuvre : Aisée : Manipulation de panneaux isolants
Reconnaissance technique : ACERMI
ρ = 65 à 130 k
kg/m3
/ 3
λ= 0,035 à 0,050 W/m.K
c= 1700 à 2000 J/kg.K
μ = 5 à 30
MATIERE : Matière végétale disponible mais épuisable (récolte tous les 10 ans)
Écorces de chênes-lièges expansées
Liège blanc : les écorces sont broyées en granules
Liège noir : les écorces sont broyées puis chauffées et compressées dans un moule
moyennement à faiblement
perméable à la vapeur d’eau,
non hygroscopique, non capillaire,
Imputrescible
ENERGIE GRISE : Moyenne : 35 à 43 kWh/m2 pour R=5 m2.K/W
combustible (classe E)
Durabilité,
D
bilité stabilité
t bilité :
Non consommable,
difficilement dégradable par les rongeurs,
Grande durabilité,
bonne résistance à la compression
BILAN CARBONE : Très bon
-27 à -22 kg CO2eq/m² pour R=5 m2.K/W
TRAITEMENT DE FIN DE VIE : Réutilisation
Performances acoustiques :
bruits aériens et bruits d’impacts
Mise en œuvre et vie en œuvre :
- Possibles émissions de COV des colles de pose
80
LIÈGE
Panneaux composites bois/ lièges/ bois : (SIMONIN, BOUCAU… ) réalisation de murs porteurs ou de toitures. Ouate de cellulose
TYPOLOGIE : Vrac à insuffler et panneaux
Fabricants :
WARMCELL, ISOFLOC, CELLISOL, ISOPAR, DÄMSTATT, HAGALOOCK, CLIMACELL…
Fabrication en Allemagne, Suisse, Pays Bas, France…
ρ = 25 à 70 kg/m3
λ= 0,038 à 0,044 W/m.K
c= 1600 à 2000 J/kg.K
μ=1à2
Mise en œuvre : Par insufflation à l’aide d’une souffleuse dans des espaces clos
Reconnaissance technique : Atec, ATE, …
MATIERE : Matière végétale issue du recyclage
Journaux invendus, boues papetières, carton, …
Le papier est déchiqueté,
déchiqueté cardé et traité
ENERGIE GRISE :
Faible (vrac) à élevé (panneaux) :
12 à 76 kWh/m2 pour R=5 m2.K/W
BILAN CARBONE : Très bon
-10 à -5 kg CO2eq/m² pour R=5 m2.K/W
Comportement à l’humidité
l humidité :
Putrescible en cas d’humidité persistante
Sensibilité au
a feu
fe :
Peu combustible (classe B)
Non consommable par les rongeurs,
peu dégradable
en paroi verticale :
surveiller la densité pour éviter les tassements
Performances thermiques :
Contribution au confort d’été
d été
intéressantes en tant que « ressort »
Réutilisation recyclage (filière non organisée)
Réutilisation,
compostage ou incinération selon les additifs
Mise en œuvre : - Port d
d’un
un masque obligatoire : les fibres de cellulose sont persistante dans le tissu pulmonaire,
déclenchement de réactions inflammatoires
- Sel de Bore : irritant pour les yeux et les voies respiratoires, classé reprotoxique
82
OUATE DE CELLULOSE
83
Isolants à base de textile recyclé coton, laine, acrylique, polyester
Fabricants : METISSE,...
METISSE
Collecte de vêtements et tissus usagées partout en France
Production du Métisse par une structure d’insertion associative : le Relais
Mise en œuvre : Aisée : Manipulation de panneaux isolants
Reconnaissance technique : ATEX
MATIERE :
Matière végétale et fossile issue du recyclage (collecte)
85% Vêtements recyclés (coton, laine et acrylique) + 15% Fibres de polyester
Traitement insecticide et antifongique
ENERGIE GRISE : Moyenne à élevée :
53 à 119 kWh/m2 pour R=5 m2.K/W
BILAN CARBONE : moyen
-1,80 à -4,05 kg CO2eq/m² pour R=5 m2.K/W
putrescible
combustible (classe E)
Réutilisation ou réintégration dans le cycle de production
P de
Peu
d poussières
iè
produites
d i
à lla mise
i en œuvre
Pas de dégagement de COV connu
TYPOLOGIE : panneaux ou rouleaux
ρ = 18 à 75 kg/m3
λ= 0,039 à 0,048 W/m.K
c= 1200 à 1400 J/kg.K
μ=2à3
Bonne si la densité choisie correspond à
a destination de mise en œuvre
effet ressort
84
FILIÈRE TISSU
ISOLANT ISSU DU
RECYCLAGE
85

L`ISOLATION EXTÉRIEURE EXEMPLE DU GROUPE SCOLAIRE

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