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LES PONTS THERMIQUES, NOEUDS GORDIENS D'UNE RÉNOVATION ÉNERGÉTIQUE: COMMENT LES ÉVITER, COMMENT LES ÉVALUER? - conférence Les ponts thermiques correspondent aux points faibles de l’enveloppe. Ils sont à l’origine de déperditions thermiques accrues et de désordres du bâtiment: condensations pouvant dégrader des parties du bâti, moisissures responsables d’une pollution intérieure de l’air, salissures ou fissures en façade… Dès lors, comment les éviter et les évaluer en rénovation?
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Prof. dr. ir. Jean-Marie HAUGLUSTAINE,Chargé de cours
Faculté des Sciences – Département des Sciences et Gestion de l’Environnement
Les ponts thermiques, en nouvelle construction et en rénovation de bâtiments
Cycle de conférences « Un habitat durable à Bruxelles »Le Centre Urbain – Bruxelles – 23/10/12
J.-M. HAUGLUSTAINE – Ponts thermiques – Centre urbain – Bruxelles – 23/10/12 2
Choix
Forme
Uparois
Sfen
Sommaire
Contexte énergétique Définition du pont thermique Méthodologie de prise en compte dans la PEB, pour les
nouvelles constructions Et les bâtiments à transformer ? Conclusion : exemple d’isolation a posteriori
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Scénario du GIEC…
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0
+
+
gérer
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Forme
Uparois
Sfen
Sommaire
Contexte énergétique Définition du pont thermique Méthodologie de prise en compte dans la PEB, pour les
nouvelles constructions Et les bâtiments à transformer ?
Ventilation associée Conclusion : exemple d’isolation a posteriori
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Déperditions – Ponts Thermiques
Interruption de l’isolation thermique pont thermique(nouvelle appellation : « nœuds constructifs »)
Zone où le transfert de chaleur (int. ↔ ext.) est facilitéUn pont thermique, dans ou autour d'un élément de paroi extérieure, est un endroit qui, par rapport aux éléments de parois directement adjacents, présente :
une densité de flux de chaleur considérablement plus grande (de l’intérieur vers l’extérieure) ;une température de surface plus basse que la température de surface intérieure
Peuvent être la cause d’apparition decondensation à la surface intérieure,accompagnée ou non de moisissures
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Déperditions – nœuds constructifs
Augmentent les déperditions thermiquesd’autant plus que les parois adjacentes sont mieux isolées
Eviter les ponts thermiques lors de la conception Fournir les détails d’exécution pour chaque point critique du bâtiment
Prévenir les ponts thermiques lors de la réalisation Effectuer un contrôle sur chantier de la conformité aux détails d’exécution
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Définition :ponts thermiques vs nœuds constructifs
Ponts thermiques : points particuliers de l’enveloppe où se produisent des pertes de chaleur excessives avec pour conséquences des problèmes de condensation, moisissures…
= détails mal conçus, mal réalisés connotation négative
Nœuds constructifs : tous points particuliers de l’enveloppe constitués par :
des bonnes solutions = nœuds PEB-conformesdes mauvaises solutions (ponts thermiques) = nœuds PEB-non conformes approche plus positive
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Définition : types de nœuds constructifs
Nœud constructif linéaire : Là où deux parois de la surface de
déperdition se rejoignent Là où une paroi de la surface de
déperdition rencontre une paroi à la limite d’une parcelle adjacente
Là où, dans une même paroi de la surface de déperdition, la couche isolante est entièrement ou partiellement interrompue.
Nœud constructif ponctuel : Lorsque la couche isolante d’une
paroi est interrompue ponctuellement (colonne, fixation, ancrage…)
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Définition
N’est pas un nœud constructif : Une couche isolante continueUne interruption déjà prise en compte dans la perte par transmission au travers des parois de la surface de déperdition
structure en bois, écarteurs de vitrages, fixations du parementpercement de parois par des passages de canalisations
Une intersection de deux ou trois nœuds constructifs linéairesUne paroi d’influence limitée sur la déperdition thermique
Une paroi en contact direct avec le sol (ex : plancher sur terre-plein)
Un percement pour les canalisations
J.-M. HAUGLUSTAINE – Ponts thermiques – Centre urbain – Bruxelles – 23/10/12 11Mur creux non isolé Mur creux mal isolé
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Jonctions courantes pouvant donner lieu à des ponts thermiques :
linteaux des baies du volume protégé seuils de fenêtres et de portesraccordements des lames d’air au droit des feuillures des châssis et des portesappuis de planchers lorsqu’ils sont en contact avec le mur de parementrives de toiture (raccord de la contre-façade d’un mur creux isolé à une toiture à versants, traversées de cheminées...) ;encorbellements de terrassespoutres et balcons de béton en contact avec le mur de parement
Déperditions – nœuds constructifs
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= – 0,09 W/mK
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Contexte énergétique Définition du pont thermique Méthodologie de prise en compte dans la PEB, pour les
nouvelles constructions Et les bâtiments à transformer ?
Ventilation associée Conclusion : exemple d’isolation a posteriori
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PEB 3 attitudes seront autorisées :A. Les déperditions de tous les NC sont calculées par outil informatique
On intègre les résultats obtenus (∆HNC) dans le total des déperditions (HT), sans autre pénalisation des niveaux K et E ∆K
B. Vérification qualitative des NCPour les NC dits « PEB conformes » (qui respectent des règles de base)
Niveau K pénalisé forfaitairement : ∆K = 3Pour les NC non « PEB conformes », ou les nœuds plus performants que « PEB conformes »
Déperditions calculées par défaut (Ψe,lim) ou par outil informatique
Résultats (∆HNC) ajoutés au total des déperditions (HT) ∆KC. On ne calcule rien, on ne vérifie rien
Niveau K pénalisé forfaitairement : ∆K = 10
Déperditions – nœuds constructifs
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Méthodologie : 3 options
OPTION AMéthode détaillée
Chaque nœud doit être déterminé par calcul numérique
+ Supplément variable au niveau K
OPTION BMéthode nœuds PEB‐conformes
OPTION CSupplément forfaitaire
+ 10 points au niveau K
Nœuds PEB‐Conformes
+ 3 points au niveau K
Nœuds constructifs autres que PEB‐conformes (+ nœuds plus performants que les nœuds PEB conformes)
+ Supplément variable au niveau K
Nœuds constructifs : La mise en place de la méthodologie en RW est d’application depuis le 1er juin 2012
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Méthodologie
Satisfait à une des règles de base
Nœud PEB‐conforme
Il satisfait à :Ψe ≤ Ψe,l im
REGLE DE BASE 1
Epaisseur de contact
minimale des couches isolantes :dcontact ≥ ½ x min(d1,d2)
Moitié de la plus fa ible épaisseur de l ’i solant
REGLE DE BASE 3
Chemin de moindre résistanceLongueur :li ≥ 1m
Plus court trajet entre l’int et l’extou EANC
REGLE DE BASE 2Interposition d’éléments
isolants3 conditions : 1| Exigence de valeur λ
λ ≤ 0.2 W/mK2| Exigence de valeur R
R ≥ min (R1/2 ; R2/2 ; 2)3| Exigence d’épaisseur de contactdcontact ≥ ½ x min (dinsulpart,dx)
OU
OPTION BMéthode nœuds PEB‐conformes
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Méthodologie
Détermination des nœuds PEB-conformes :Détermination du coefficient de transmission linéique Ψe :
Φ2D : Flux thermique total du nœud : calcul numérique validé (EN ISO 10211)Φ1D : Flux thermique calculé via les parois (calcul Umoyen par PEB)Ti, Te : Température intérieure et extérieure, respectivement
A : aire de la paroiU : Coefficient de transmission thermiqueRTOT : Coefficient de résistance thermique
Il satisfait à :Ψe ≤ Ψe,lim
mKWTT ei
DDe /
-- 12
( ) ( ) [ ]W R
TT.A=TT.U.A=Φ
TOT
eieiD1
--
OPTION BMéthode nœuds PEB‐conformes
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Méthodologie
Tableau des valeurs limites Ψe,lim
Type de raccord ψe,lim (W/mK)
1. Angle sortant2 murs ‐0.10
autres 0.00
2. Angle rentrant 0.15
3. Raccords aux fenêtres et aux portes 0.10
4. Appui de fondation 0.05
5. Balcon ‐ Auvents 0.10
6. Raccords de parois d'un même volume protégé ou entre 2 volumes protégés différents avec une paroi de la surface de déperdition
0.05
7. Tous les nœuds qui n'entrent pas dans la catégorie 1 à 6 0.00
Il satisfait à :Ψe ≤ Ψe,lim
OPTION BMéthode nœuds PEB‐conformes
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Ancrage de balconsà des élémentsde plancher creux
Afin d’éviter un problème de condensation à l’intérieur du bâtiment, il faut éviter l’interruption de l’isolation thermique à l’endroit de l’appui du balcon. Une bande d’isolation pourvue d’une armature pour ancrer le balcon à la travée intérieure évite le pont thermique.
Documentation Echo : exemple d’un balcon d’une longueur de 3 m pour une profondeur de 2,5 m (ou d’un balcon d’une longueur de 6 m pour une profondeur maximale de 1,5 m).
La travée totale est pourvue d’une zone d’ancrage, qui doivent reprendre les forces occasionnées par le balcon. L’autre partie de la travée est exécutée avec des éléments standard.
La zone d’ancrage a une largeur standard de 2,4 m. Elle reprend les forces de traction (dues au balcon) à la partie supérieure de la travée.
Les forces de compression sont reprises par des plaques de compression situées dans la rupture du pont thermique. Il est important que la distance entre les plaques et la rive des éléments de plancher soit au moins de 5 cm.
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Choix
Forme
Uparois
Sfen
Sommaire
Contexte énergétique Définition du pont thermique Méthodologie de prise en compte dans la PEB, pour les
nouvelles constructions Et les bâtiments à transformer ? Conclusion : exemple d’isolation a posteriori
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Améliorer les bâtiments existants ? : si non
0
50
100
150
200
250
300
350
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
Ene
rgy
cons
umpt
ion
[kW
h/m
²]
Year
Energy consumption of residential buildings(without improvement of existing buildings)
New buildings
Old buildings
Hypothèses
En 2010 : conso du parc résidentiel wallon = 340 kWh/m²
Chaque année :- construction de 1,8 %de nouveaux bâtiments- conso des nouveaux bâtiments = 170 kWh/m² jusque 2012, puis 130, puis diminue jusque 0 dès 2021- démolition de 1 % des bâtiments existants.- aucune amélioration des bâtiments existants
En 2030, le parc résidentiel wallon :- = 120 % de celui de 2010- a une consommation moyenne de 272 kWh/m².
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Améliorer les bâtiments existants ? : si oui
0
50
100
150
200
250
300
350
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
Ene
rgy
cons
umpt
ion
[kW
h/m
²]
Year
Energy consumption of residential buildings(with improvement of existing buildings: 2,32 %/yr)
New buildings
Old buildings
Hypothèses
En 2010 : conso du parc résidentiel wallon = 340 kWh/m²
Chaque année :- construction de 1,8 %de nouveaux bâtiments- conso des nouveaux bâtiments = 170 kWh/m² jusque 2012, puis 130, puis diminue jusque 0 dès 2021- démolition de 1 % des bâtiments existants.- amélioration des bâti-ments existants : conso diminue de 2,32 %/an
En 2030, le parc résidentiel wallon :- = 120 % de celui de 2010- a une consommation moyenne de 170 kWh/m².
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Coupe reprenant les principes de position-nement de l’isolation thermique des parois
L’enveloppe vue globalement
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Exemples de nœudsconstructifs
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Intersection entre le mur extérieur et la dalle de sol (vue en coupe)
Ponts thermiques ?
o Règle 1 : Continuité de l’isolation thermique
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o Règle 1 : Continuitéde l’isolation thermique
Ponts thermiques ?
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Ponts thermiques ?
o Règle 1 : Continuitéde l’isolation thermique
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Ponts thermiques ?
o Règle 1 :Continuité del’isolationthermique
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Ponts thermiques ?
o Ou règle 2 : Interposition d’un élément isolant
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o Règle 2nonrespectée
Pontsthermiques ?
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Pontsthermiques ?
o Règle 2nonrespectée
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Intersection entre le mur extérieur et le mur de refend (vue en plan)
Ponts thermiques ?
o Ou règle 3 : augmenter la longueur du chemin de moindre résistance
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o Ou règle 3 : augmenter la longueur du chemin de moindre résistance
Ponts thermiques ?
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o Ou règle 3 :augmenterla longueur duchemin de moindrerésistance
Ponts thermiques ?
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Forme
Uparois
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Contexte énergétique Définition du pont thermique Méthodologie de prise en compte dans la PEB, pour les
nouvelles constructions Et les bâtiments à transformer ?
Ventilation associée Conclusion : exemple d’isolation a posteriori
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Pourquoiventiler ?
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Pourquoi ventiler ?
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Quel système de ventilation en rénovation ?
o Les systèmes C et D mettent le bâtiment en légère dépression, ce qui réduit le flux de vapeur d’eau traversant les parois de l’enveloppe (cas en France, où le système C a été directement appliqué en complément de l’isolation thermique par l’intérieur)
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Forme
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Sommaire
Contexte énergétique Définition du pont thermique Méthodologie de prise en compte dans la PEB, pour les
nouvelles constructions Et les bâtiments à transformer ? Conclusion : exemple d’isolation a posteriori
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Intervenir sur un bâtiment existant
Acte plus complexe que de construire un bâtiment neuf, parce que la marge de manœuvre est plus restreinte :
à cause des choix du projet précédentà cause des contraintes de l’existence du projet précédent
respect de son architecture
maîtriser la modification des flux de température / de vapeur d’eau maîtriser le détail technique en évaluant toutes ses composantesExemple : Bâtiment B31 (Sart Tilman)
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Risque de condensation interne :exemple du B-31(ULg, Sart-Tilman)
Problèmes ?Mauvaise étanchéité à l’eau des murs extérieurs
Inconfort des occupants
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Rapport d’expertise (2003)
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Rapport d’expertise (2003)
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Situation existante : trumeaux
Coupe verticale
Coupe horizontale
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Conclusions de l’expert architecte
Méthode d’évaluation utilisée par l’expert = point de rosée
o.k. pour température interne superficielle des paroismais, pour la diffusion de vapeur d’eau : approche trop partielle, inappropriée
Solution recommandée par l’expert :remplacer bloc d’argile expansée par :
parement de briques rougesavec une coulisse ventiléeet une couche d’isolation thermique (polystyrène extrudé,ép. 5 cm)
Essai de réalisation sur quelques m²difficile (balcons, acrotères, contreforts…) et très cher…
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Seconde investigation
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Situation existante : risque de condensation ?
Diagramme de l’air humide– ou psychrométrique – ou de Mollier
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Situation existante : performance thermique
Intérieur20°C
Extérieur0°C
10,9°C
11,7°Crisque de condensation
risque de condensation
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Situation existante : performance thermique
Intérieur20°C
13,1°CExtérieur0°C
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Situation existante : points faibles
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Seconde approche
Ajouter une protection extérieure du mur pour lui donner une étanchéité à l’eauEn profiter pour (un peu) l’isoler thermiquement :
réduire les ponts thermiques et accroître le confortdiminuer la consommation de chauffage
Deuxième solution étudiée :bardage en dalles de terre cuitedevant une coulisse ventiléeavec une couche d’isolation thermique(laine minérale, ép. 5 cm)
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Deuxième solution étudiée
Bardage en dalles de terre cuite
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Deuxième solution étudiée
Bardage en dalles de terre cuite
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Deuxième solution étudiée
Exemple de bardage endalles de terre cuite
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Deuxième solution étudiée
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Deuxième solution étudiée
Retours latéraux en Alucobon sur isolantProblème : solution beaucoup trop chère
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Troisième solution étudiée
Crépi sur isolant en façade des trumeauxAlucobon sur isolant
en faces latérales des trumeauxen enrobage du plancher des balcons
extérieur
intérieur
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Troisième solution étudiée
Sous le balcon : 2 cm d’isolant
revêtement en Alucobon
Sur le balcon : 12 cm d’isolant
revêtement en Alucobon
Remontée : 5 cm d’isolant sous crépi
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Troisième solution étudiée
Retour latéral des trumeaux :2 cm d’isolant
revêtement en Alucobon
Façade des trumeaux :5 cm d’isolant
revêtement en crépi
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Quels risques ?
La modification de la composition du mur extérieur peut entraîner :
une modification du flux thermique puisque enrobage non intégral, à certains endroits :t° superficielle du mur à l’intérieur < t° de rosée ?
condensation superficielle ?
La modification de la composition du mur extérieur peut entraîner :
une modification du flux de vapeur d’eau condensation à l’intérieur de la paroi ?
condensation interne ?
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Thermiquement :Avant Après
12,4°C
14,35°C
Intérieur20°C
Extérieur0°C
10,9°C
11,7°C
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Thermiquement :Avant Après
13,1°C
Intérieur20°C
13,1°CExtérieur0°C
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Points faibles :Avant Après
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Après isolation : températures plus homogènes
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Points faibles :Avant Après
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Conclusions flux thermique
Pas de problème de condensation superficielle : les températures superficielles sont partout plus élevées qu’actuellement.Flux thermique à travers la portion de façade modélisée =
avant rénovation : 1 770 Waprès rénovation : 1 150 W, soit 35 % en moins
pour 20°C à l’intérieur et 0°C à l’extérieuret sur… 3 580 m2 de façades
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Condensation interne au trumeau ?
Façade des trumeaux :5 cm d’isolant
revêtement en crépi
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Condensation interne au trumeau ?
Modélisation du flux de vapeur d’eau au moyen de la méthode de Glaser
selon DIN 4108 « Thermal insulation in buildings » (1981)reprise par NBN EN ISO 13788:2001
Méthode de Glaser applicable ici car :pas de transport d’air au travers du mur : transfert de vapeur par la seule diffusion au travers des matériaux
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Transfert de vapeur d’eau :utilisation du programme Glasta
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Diffusion de vapeur d’eau au droit du trumeau
Pas de problème de condensation interneni avec du polystyrène expansé (tel que prévu)ni avec du polystyrène extrudéni avec de la laine minérale
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Condensation interne latéralement ?
Retour latéral des trumeaux :2 cm d’isolant
revêtement en Alucobon
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Condensation interne latéralement ?
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Et les deux flux en même temps ?
Retour latéral des trumeaux :2 cm d’isolant
revêtement en Alucobon
Façade des trumeaux :5 cm d’isolant
revêtement en crépi
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630.2233282 630.223 367.2321683 262.9911599 2.629911599 2.63 3 5 32631.8188845 631.819 366.7443138 265.0745707 2.650745707 2.651 3 5 33
632.229751 632.23 367.2816785 264.9480725 2.649480725 2.649 3 5 34635.892362 635.892 366.698311 269.194051 2.69194051 2.692 3 5 35
635.5711314 635.571 677.0378044 -41.46667296 -0.41466673 -0.415 3 6 0 isolant634.104487 634.104 658.9083012 -24.80381419 -0.248038142 -0.248 3 6 1 isolant634.104487 634.104 657.6935863 -23.58909933 -0.235890993 -0.236 3 6 2 isolant
633.9671436 633.967 652.8647001 -18.89755646 -0.188975565 -0.189 3 6 3 isolant633.9213684 633.921 650.1833344 -16.26196604 -0.16261966 -0.163 3 6 4 isolant633.8755961 633.876 648.8001311 -14.92453503 -0.14924535 -0.149 3 6 5 isolant633.8755961 633.876 647.9566991 -14.08110301 -0.14081103 -0.141 3 6 6 isolant633.8298267 633.83 645.5073668 -11.6775401 -0.116775401 -0.117 3 6 7 isolant633.8298267 633.83 645.3603444 -11.53051766 -0.115305177 -0.115 3 6 8 isolant633.7840603 633.784 645.2129976 -11.42893729 -0.114289373 -0.114 3 6 9 isolant633.7840603 633.784 645.0653228 -11.28126253 -0.112812625 -0.113 3 6 10 isolant633.6925363 633.693 638.8845658 -5.19202947 -0.051920295 -0.052 3 6 11 isolant633.8298267 633.83 590.8833877 42.94643899 0.42946439 0.429 3 6 12639.0665175 639.067 509.5634619 129.5030556 1.295030556 1.295 3 6 13639.2048435 639.205 503.1172149 136.0876286 1.360876286 1.361 3 6 14639.3431962 639.343 496.503755 142.8394412 1.428394412 1.428 3 6 15639.5277079 639.528 489.7066564 149.8210515 1.498210515 1.498 3 6 16649.0943531 649.094 481.5611006 167.5332525 1.675332525 1.675 3 6 17679.0978841 679.098 468.074317 211.0235671 2.110235671 2.11 3 6 18
Et les deux flux en même temps ?Utilisation du programme Trisco (2 D)
Ps Ps' P R R' R''
618.1690691 618.169 366.9611545 251.2079146 2.512079146 2.512 1 0 13618.348132 618.348 367.0372123 251.3109197 2.513109197 2.513 1 0 14618.527241 618.527 366.9578757 251.5693653 2.515693653 2.516 1 0 15
618.7511923 618.751 367.0851611 251.6660312 2.516660312 2.517 1 0 16
cond
ensatio
n
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Diffusion latérale de vapeur d’eau
Problème de condensation interneavec du polystyrène expansé (tel que prévu)avec du polystyrène extrudéavec de la laine minérale
à cause de l’Alucobon, matériau métallique ne laissant plus passer la vapeur d’eauProposition :
prévoir le retour latéral en crépi sur isolant, comme en façade du trumeau= solution retenue par la Commission des Bâtiments et par le Conseil d’Administration de l’ULg
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Conclusions de cet exemple
Intervention sur un bâtiment existantplus complexe que sur un bâtiment neuf, parce que la marge de manœuvre est plus restreinte
à cause des choix du projet précédentà cause des contraintes de l’existence du projet précédent
respect de son architecture
→ maîtriser la modification des flux de température / de vapeur d’eau→ maîtriser le détail technique en évaluant toutes ses composantes
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Chantier (enjanvier 2012)
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Chantier (enjanvier 2012)
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Chantier (enjanvier 2012)
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Chantier (enjanvier 2012)
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Guides pratiques pour architectes (en cours de mise à jour), téléchargeables depuis http://energie.wallonie.be
Plus d’infos…
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Jean-Marie HAUGLUSTAINEUniversité de Liège - Faculté des Sciences
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![GUIDE DES PONTS THERMIQUES - Unicem · 2016. 12. 5. · Fascicule 5 des règles Th-U, RT 2005 : « Ponts Thermiques – Calcul des ponts thermiques » [2]. Guide Pratique du CSTB](https://img.pdfslide.net/doc/110x75/6034c83d24c69e19cb5e8f39/guide-des-ponts-thermiques-unicem-2016-12-5-fascicule-5-des-rgles-th-u.jpg)
![GUIDE DES PONTS THERMIQUES - Unicem · L’impact des ponts thermiques intégrés doit être pris en compte dans le calcul de la résistance thermique R [m².K/W] ou du coefficient](https://img.pdfslide.net/doc/110x75/5e85ebe08ceab5718a2ba0ec/guide-des-ponts-thermiques-laimpact-des-ponts-thermiques-intgrs-doit-tre.jpg)