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LE SAVIEZ-VOUS ?

Consommation des hottes

Attention à la consommation électrique des hottes : elles sont proportionnelles au cube de la vitesse d’évacuation. Il est nettement moins onéreux de ventiler une heure à première vitesse que vingt minutes à une vitesse triple.

 

La bioclimatique consiste à ...

utiliser des phénomènes thermiques ou hygrométriques naturels et souvent perpétuels pour assurer un meilleur confort de vie. Elle ne consomme pas d’énergie fossile. Son emploi se matérialise dans la conception du bâti.

Elle ne refuse pas les matériaux modernes. Elle les emploie selon des principes connus basés sur la somme des expériences de nos prédécesseurs. Ce n’est pas une science mais un savoir-faire.

Elle n’a pas vocation à comparer des produits ou des procédés industriels. Elle s’appuie sur un savoir local, une somme d’expériences souvent ancestrales.

 

Position stellaire de la terre

Actuellement, l’orbite terrestre se trouve presque circulaire, elle reste légèrement elliptique. Notre planète se trouve au plus près du soleil le 3 janvier. Ses rayonnements bas d’hiver parcourent moins de distance, ce jour-là, que le 7 février

Cette proximité participe à expliquer que les températures soient généralement plus rigoureuses en fin d’hiver qu’au début. À l’inverse, notre éloignement du Soleil est maximal le 4 juillet.

Du fait que, actuellement, notre planète se trouve plus près du soleil en hiver, et plus éloignée en été, nous, habitants de l’hémisphère Nord, connaissons un climat particulièrement peu contrasté.

 

Atrium

Le type d’éclairage zénithal apporté par l’ouverture au toit de l’Atrium s’appelle aujourd’hui « effet clairière » puisqu’il crée une forte luminosité sur un point (le compluvium) au milieu d’espaces plus sombres (à l’ombre des pentes du toit).

 

Vers 2000 avant Jésus Christ...

...les Égyptiens connurent un refroidissement climatique en 2000 BC. Ce fut le début de la décadence du Moyen-Empire. Un matin, Pharaon fit remarquer qu’il avait eu froid. Après une multiplication de braseros (le bois de palmier chauffe très peu), on s’attaqua au bâtiment.
A Karnak, sur toute la longueur du mur Nord, on construisit une continuité de placards maçonnés. On les garnit de vêtements et de pièces de coton. Lorsqu’on ne les ouvrait pas, ils enfermaient une grande quantité d’air immobile. Ils isolèrent la chambre de pharaon du froid.

 

Fondations

Dans les terrains rocheux, les constructeurs du Moyen-Âge nettoyaient la pierre et la lavaient à grande eau. Le béton de chaux ancrait les pierres de fondation sur les aspérités de la roche. Ces maisons bougeaient en cas de tremblement de terre mais en solidarité avec la roche. L'effet de cisaillement était nul : le bâtiment n'était pas abîmé.

 

Harem

Les femmes du harem aimaient à prendre leur bain le matin. Les architectes nasrides implantèrent un grand bassin contre la muraille Est. Ainsi, il était chauffé, tous les après-midis d’été, grâce à 240 mètres linéaires de murs capteurs.

 

Etymologie de confortable

En 1760, « confortable » signifiait : « où l’on se sent à l’aise » ;

et « à l’aise » voulait dire : « sans peine, sans gêne ».

En 1786, le dictionnaire donnera cette définition de « confortable » : « qui contribue au bien être ».

 

Tailler la vigne vierge

Les optimistes voient le verre à moitié plein; les pessimistes ne l’envisagent qu’à moitié vide; les ingénieurs considèrent qu’il est trop grand. Le thermicien base ses calculs sur une vigne vierge qui couvre intégralement le mur; le propriétaire attend quelques années qu’elle pousse et plusieurs autres avant qu’elle ne couvre tout le mur. Personne ne calcule l’énergie qu’il dépensera à la tailler tous les ans.

 

Ouvriers spécialisés

Toutes les rosaces de pierre taillée qui portent les vitraux de la façade de toutes les cathédrales gothiques ont été réalisées par seulement deux douzaines d’équipes d’ouvriers spécialisés. Leur travail était payé en or. Les chantiers attendaient qu’ils soient disponibles.

 

Le béton est résistant

Le béton est un matériau sensationnel. Il s’est imposé de par le monde. Il ne coûte pas cher à mettre en œuvre. Il résiste à la plupart des produits agressifs, même les acides. Il est facile d’entretien. Les bactéries ne l’aiment pas. Il tient au feu. Il endure le temps sans broncher.

 

Archi... concernés !

"Dès 2011 pour un bâtiment tertiaire et 2013 pour un bâtiment d'habitation : le concepteur devra fournir dans les projets la preuve qu'il a bien intégré les nouvelles exigences d'efficacité énergétique minimale. Par exemple en déposant une note de calcul sur le BBIO et le confort d'été (TIC) dès les demandes de permis de construire."

 

Attention aux idées reçues !

1 ) Le soleil culmine le 21 juin donc c’est le jour le plus chaud : Faux

Le soleil est au plus haut le 21 juin mais c’est 5 août que se situe habituellement le jour le plus chaud de l’année, dans l’hémisphère Nord.

2 ) Le soleil atteint son apogée à midi donc c’est le moment le plus chaud de la journée : Faux

Il fait plus chaud à quatre heures de l’après midi (14h à l’heure solaire) qu’à huit heures du matin (10h à l’heure solaire), pourtant le soleil atteint son apogée à douze heures : exactement à mi-distance.

3 ) C’est quand le soleil est perpendiculaire à une vitre qu’il réchauffe le plus le logement : Faux

Le verre d’une fenêtre classique a un effet réfléchissant. Lorsque le soleil lui est exactement perpendiculaire, le vitrage reflète une part non négligeable de son énergie. Contrairement à une idée reçue, ce n’est pas plein Sud que l’ensoleillement est maximal sur un vitrage vertical. L’effet vitreux diminue très rapidement et devient pratiquement nul dès lors que l’on s’écarte de 15° par rapport au Sud.

 

Une jardinière placée devant une fenêtre

Il s’agit d’un contenant en terre cuite (poreux) qui est emplie de terre (masse thermique). L’été, on plaçait la jardinière (de plantes aromatiques ?) devant la fenêtre. En hiver, on la rentrait à l’intérieur de la vitre.

En été, la jardinière se trouve à l’ombre de l’avancée de la fenêtre. Les plantes sont arrosées. L’eau contenue dans la terre de la jardinière s’évapore, d’autant plus que l’air extérieur est sec. Les plantes génèrent de la fraicheur par leur évapotranspiration.

En hiver, la jardinière reçoit les rayons de soleil bas à travers la vitre. Sa masse thermique monte en chaleur sous les rayons du soleil bas d’hiver. La nuit tombée, ladite masse thermique émet des ondes infrarouges et (par irradiation) chauffe légèrement l’air devant la fenêtre. Ce faisant, elle limite la convection de l’air sur la paroi froide de la vitre.

Traditionnellement, les pots de fleurs étaient rentrés aux premiers gels.

Placer des pots derrière la fenêtre en hiver :

- fait diminuer la désagréable sensation de « paroi froide » due à la vitre,

- atténue les échanges thermiques entre la fenêtre (refroidie par l’air extérieur) et l’air chauffé du logement.

Placer des pots devant la fenêtre en été :

- rafraîchit l’air situé devant la vitre. Si on ferme des volets devant, l’air emprisonné entre les volets et la fenêtre sera encore plus rafraîchi,

- atténue les échanges thermiques entre la fenêtre (refroidie par l’air intérieur du logement) et l’air extérieur.

 

Ventilation et refroidissement naturel

Les puristes appellent « ventilation » le renouvellement de l’air nécessaire à notre santé et à l’hygiène des locaux. Ils appellent « refroidissement naturel » le renouvellement d’au moins 4 volumes d’air par heure avec un air inférieur d’au moins 6°C à l’air ambiant.

Il se trouve que la « ventilation » utilisée en été par les provençaux était aussi un « refroidissement naturel ».

 

Les Twin Towers se dressaient...

...droit dans le ciel, emblèmes de la puissante industrie financière Américaine. Deux cents mille touristes émerveillés les visitaient, chaque mois. Le onze septembre 2001 s’abattit l’apocalypse : des terroristes firent s’écrouler les deux gratte-ciel.

Les ruines étaient en feu. Les sauveteurs baignaient dans une soupe chimique chaude. Zinc, mercure et nickel s’étaient amoncelés dans le nuage de poussières. Ils inhalèrent cet air vicié. En donnant leurs forces vives, ils nous ont offert le plus beau test médical possible sur l’impact des constituants de nos bâtiments sur nos organismes d’humains.

Le brasier avait multiplié l’effet toxique. Les poumons des sinistrés furent tapissés de poussières. Les tonnes de papier blanchi au chlore avaient dégagées de la Dioxine. Les 101 étages avaient été couverts de cadres de fenêtre en PVC, ils brûlèrent en relâchant tous les composés benzoïques imaginables. Dans chaque bronche, les poisons commencèrent à diffuser vers le sang. Sur le moment, les sauveteurs avaient été intoxiqués. Ce fut épuisant mais, avec le temps, leur corps finirent par éliminer l’essentiel des agresseurs chimiques. Certains métaux lourds persistèrent longtemps.

On peut imaginer que l’asthme soit très répandu dans cette population mais des pathologies beaucoup plus préoccupantes sont apparues. Tous les sauveteurs avaient vu leur système respiratoire gravement affecté. Dans leurs poumons, les macrophages n’arrivant pas à éliminer complètement les fibres minérales des isolants, les emphysèmes se sont multipliés. Les médecins furent unanimement surpris de découvrir tant de kystes dans leurs reins, dus à la laine de roche.

 

Stricto sensu...

...ne sont considérés comme « Isolant » que les matériaux caractérisés par un λ inférieur à 0,05 W/m.K.

 

Les 7 critères de différenciation des isolants

Premier critère : le coefficient de conductivité thermique (l’efficacité), proche de 0,04 ;

Le prix constitue le second critère (les possibilités) ;

Troisième critère : la qualité de l’air respiré dans les habitations ;

Avec les années 2000, la prise de conscience du changement climatique imposa un quatrième critère, plus diffus : l’émission de CO2 lié à la production des isolants (et à leur transport jusqu’au chantier) ;

La capacité de déphasage constitue un cinquième critère ;

Puisque les isolants font aujourd’hui partie intégrante des parois de nos constructions, il faudrait considérer un sixième critère : le comportement de l’humidité dans les parois ;

Dernièrement, les média nous abreuvent d’un septième critère : l’énergie grise due à la fabrication des isolants

Les messages commerciaux tendant à brouiller notre discernement, il faut prendre en compte ces sept critères pour effectuer un choix éclairé.

 

Les parois en briques...

...monomur ou en ciment alvéolaire qui ont été couvertes d’un crépi ciment ou plastifié se comportent comme si un pare vapeur étanche couvrait leur façade extérieure. 5 à 10 ans après leur construction, on voit apparaître sous le crépi cloqué des structures pourries d’humidité où les bactéries ont établi d’immenses colonies. Un enduit perspirant (à la chaux) aurait totalement évité ce problème.

 

Condensation dans une paroi

Soit un volume d’air à 80% d’humidité (HR) contenant l’équivalent de trois gouttes d’eau : lorsque cet air (gaz) va être refroidi, il y aura toujours la même quantité d’eau mais le même poids d’air va alors être contenu dans un volume plus petit. Donc l’humidité relative (HR) de ce volume d’air (la quantité d’eau par m3 d’air) va augmenter. Dès que l’humidité relative dépassera 100%, il y aura condensation.

Si l’isolant est apte à absorber de l’eau (hygroscopique), il va capter l’eau condensée en son sein (et la relâchera lorsque la paroi sera sèche). 

La laine de mouton est l’isolant qui peut absorber le plus d’eau (jusqu’à 33% de son poids). Les isolants minéraux n’en absorbent pas (hydrofuges).

 

Frein vapeur hygrovariable

Il s’agit d’un frein-vapeur qui est 30 à 50 fois plus fermé en hiver qu’en été. En hiver il diminue les transferts de vapeur d’eau et, la vapeur d’eau transportant des calories, diminue les pertes thermiques tout en limitant l’apport d’humidité (surpression d’humidité à l’intérieur du logement). En été, il est plus ouvert à la diffusion de vapeur d’eau, protégeant ainsi les isolants et le bâti.

 

Influence du climat local sur la vapeur d'eau dans une paroi

Soit une paroi isolée par l’intérieur composée de 20 cm de béton, 10 cm de laine minérale et d’un freine vapeur hygrovariable. Considérons l’interface Béton/isolant sur une durée de trois années :

  • A Rennes (climat humide), il y a 1000 heures où l’humidité dépasse 85% à cet endroit. L’interface est de plus en plus humide (+0,4g d’eau/m3)
  • A Strasbourg (climat continental froid), il y a 700 heures où l’humidité dépasse 85% à cet endroit. L’humidité à l’interface reste stable (vers 15g d’eau/m3)
  • A Nice (climat doux peu venteux), il y a 5 heures où l’humidité dépasse 85% à cet endroit. L’humidité à l’interface diminue fortement dans la paroi (- 1g d’eau/m3)
  • A Perpignan (climat doux mais venteux), il y a 5 heures où l’humidité dépasse 85% à cet endroit. L’humidité à l’interface diminue très fortement dans la paroi (- 1,4g d’eau/m3)
 

Choix des familles d'isolants

Prix : selon le marché, la laine de roche soufflée semble être la plus compétitive.

Confort : en Provence, pour que les températures perçues par l’extérieur du mur mettent 10 à 12 h à atteindre la surface intérieure (déphasage), on emploiera des isolants à base de bois. C’est la solution qui apporte le plus de confort, surtout dans les climats qui connaissent de fortes amplitudes thermiques.

Humidité : si l’humidité est importante ou relativement constante (surface de paroi enterrée, …), on utilisera des isolants phénoliques.

Pression : le polystyrène extrudé est l’isolant qui propose les meilleures résistances à la pression. Il peut supporter 70 tonnes/m² (il est étanche à la vapeur d’eau).

Ponts thermiques : la conception de parois d’un même volume qui seraient protégées par des isolants de familles différentes créera des ponts thermiques linéiques importants, même si la mise en œuvre est de grande qualité.

Perméabilité : les différents composants d’une paroi perspirante devront être de plus en plus perméables à la vapeur d’eau ET le matériau de la couche intérieur devra être au moins cinq fois plus perméable que celui de la couche extérieure de ladite paroi.

 

Empirisme, histoire

Les humains du Néolithique amoncelaient d’épaisses nappes de roseau sur les toits de leurs huttes (8 500 avant JC). Les Provençaux utilisaient aussi le roseau mais le plaçaient sous le sol de leurs habitats, combiné avec du charbon de bois (7 000 avant JC).  Dans les campagnes, on utilisait le grain ou la paille en quantité pour protéger les logements du froid qui tombait par les plafonds.

Il a fallu l’industrialisation pour « inventer » les isolants modernes. Les laines minérales (amiante, Laine de roche, laine de verre) inondèrent les constructions avant que les progrès de la chimie nous permettent de créer les isolants phénoliques (polystyrènes, polyuréthane, polyisocyanurate, …). Puis ont mis au point les procédés techniques qui permirent de produire des isolants végétaux efficaces (liège, laine de bois, fibres compressées, ouate de cellulose, lin, chènevotte). Enfin les isolants à base animale apparurent sur le marché (laine de mouton, plumes, …).

L’apparition d’isolants affichant un λ inférieur à 0,05 est donc très récente. Trop récente pour que nous puissions tirer le fruit de siècles d’expérience.

 

Expériences

Les constructeurs Suédois connaissent bien le froid. Lorsqu’ils isolent un plafond sous les combles, ils placent les panneaux d’isolant en deux couches croisées (ce procédé, le sarkling diminue les ponts thermiques) mais entre chacune des deux couches ils placent une feuille de papier kraft (perspirante). Celle-ci a tendance à immobiliser l’air à l’intérieur de chacune des couches d’isolants, lorsque les vents créent des surpressions dans le toit, préservant ainsi l’efficacité thermique de l’isolation.

Dans un toit Provençal, la faitière est basse puisque la pente du toit avoisine les 18%. Même à plat ventre, les bars tendus, il est difficile d’atteindre et de couvrir correctement d’isolant le haut des murs. Une méthode classique consiste à choisir un isolant projeté. Or l’interface entre le bas du toit et le mur est particulièrement sensible aux rafales de Mistral. On vaporise donc un peu d’eau avant de souffler la fibre végétale (ouate de cellulose) pour qu’elle se colle bien aux deux parois (mur et volige) du bout du toit. De même, une fois l’isolant projeté, on vaporise un peu d’eau sur le dessus pour que la ouate fasse une croûte qui résistera aux filets de vent qui se glisseront entre les tuiles. Une autre technique consiste à poser sur la ouate soufflée des feuilles de carton qui ont été « mouillées » avec de l’huile de karité (dont l’odeur éloignera les termites qui auraient pu être tentées par la charpente). Rien n’interdit d’utiliser les deux techniques à la fois.

Un vent froid et humide fait diminuer l’efficacité thermique d’un isolant léger alors qu’il a peu d’impact sur un isolant dense.

Lorsqu’on fixe une plaque de plâtre sur un panneau avec des plots de colle, il se forme nécessairement une couche d’air entre le plâtre et le panneau. Si cet intervalle est supérieur à 1,5 cm, il se créera un mouvement continu de convection de l’air qui tend à annuler l’efficacité isolante de la plaque de plâtre, d’une part, qui rompt la continuité du transfert de vapeur d’autre part. La plaque de plâtre reste un freine vapeur mais il se formera une condensation entre la plaque de plâtre et le panneau. On retrouve ce problème lorsqu’un isolant rigide est placé directement contre un mur en parpaing : il y a toujours des bavures de ciment aux joints qui créent un interstice (donc une lame d’air).

Les fabricants de maisons en bois utilisent souvent des panneaux d’OSB comme frein vapeur (ce qui suppose que les jonctions des panneaux d’OSB soient couvertes de bandes collantes étanches à l’air).

Un papier peint vinylique fait un excellent pare vapeur.

L’utilisation d’isolants étanches à la vapeur d’eau dans les combles est une mauvaise idée puisque, dans un foyer, l’essentiel de la vapeur d’eau que nous émettons est chaude. Elle tend naturellement à surtout s’évacuer vers le haut, les plafonds, le toit. Si cet isolant est traversé par des pièces en bois de la charpente, celles-ci vont fonctionner comme des mèches, des ponts hydriques. La règlementation Allemande interdit maintenant que plus de 50% du bois d’une charpente (en particulier les fermettes) soit couvert par un matériau étanche à l’air.

Lorsqu’on pose une charpente neuve sur une paroi à base de chaux, il est recommandé de placer une feuille en plastique à l’interface. Elle empêche l’humidité contenue dans le mur de mouiller le bois de la charpente, en particulier là où il est le plus fragile aux champignons : à sa coupe.

On ne devrait jamais utiliser d’enduit extérieur étanche à la vapeur d’eau, sauf sur les parois isolées par des isolants phénoliques (puisque ce sont eux-mêmes des pare vapeur presque parfaits).

La ventilation traversante d’un toit doit éviter autant que possible les axes des bois de la charpente : le vent causerait une accélération de son vieillissement (dans les zones humides il favorise l’apparition de champignons, dans les zones sèches il fendille les poutres).

Du fait des dilatations-rétractations du métal des tuyaux d’eau chaude, un freine vapeur rigide placé à l’intérieur d’une salle d’eau finira toujours par laisser des interstices source de fuite hydrique et de bactéries, sauf si chaque passage de tuyau est spécifiquement rendu étanche par des joints souples.

La conductivité thermique du polyuréthane augmente considérablement lorsqu’il est humide. On ne peut donc le projeter sur un ciment humide (c'est-à-dire dans les deux premières années du coulage d’une dalle de béton) sous peine d’être très déçu par ses qualités thermiques. Pour pallier à cet inconvénient, certains fabricants proposent des panneaux de polyuréthane couvert d’une feuille d’aluminium. L’isolant est effectivement protégé par cet écran de l’humidité du béton mais … il se produit une réaction chimique entre le ciment et l’aluminium qui rend ce dernier poreux à l’eau.

L’action des dépressions-surpressions causées par le vent sur un toit abîme irrémédiablement les isolants en laine minérales placées sous celui-ci. Chaque fois des dizaines de milliers de fibres de verre ou de roche cassent. Au bout de quelques années, les cavités emplies d’isolant sont pleines de poussière au pied et vides en haut. Elles font pont thermique en bas et n’isolent plus en haut (l’isolant s’étant tassé vers le bas).

Le principe du « masse-ressort-masse » reste celui qui isole le mieux des bruits extérieurs. L’isolation phonique d’un bâtiment sera nettement améliorée si la masse souple (« ressort ») de l’isolant se trouve enserrée entre une « masse » de ciment (ou autre minéral) et une « masse » à base de bois (panneau de fibres compressées).

En isolation par l’intérieur, il faut éviter d’utiliser un pare-vapeur et préférer un freine-vapeur ou (encore mieux) un freine vapeur hygrovariable.

La forte capillarité du béton offre l’avantage d’accélérer le transfert de vapeur d’eau.

Théoriquement, l’apparition de champignons du bois commence dès 5°C et 20% d’Humidité Relative. Dans la pratique (Cf forme des vacuoles), on constate l’apparition fréquente de moisissures (bactéries) à partir de 18-20°C pour une Humidité Relative de 80%. Une légère condensation dans une paroi qui serait absorbée par un matériau à base de bois n’entraine généralement pas l’apparition de moisissure si elle a lieu en hiver (le point de rosée étant très inférieur à 18°C). En règle générale, lorsqu’on conçoit une paroi, il est prudent de considérer que le point de rosée correspond à 80% d’Humidité Relative (et non pas 100%). On notera que le PH très alcalin (entre 11 et 12) de nombreuses laines de bois empêche théoriquement l’apparition de champignons dans tous les cas de figure (ce n’est pas le cas du lin, du chanvre ou de la chènevotte).

 

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