Physique du Bâtiment III – Cours 5 D r Jérôme KAEMPF Planning du cours Physique du Bâtiment III: Les parties opaques de lenveloppe CoursDateMatière du

Physique du Bâtiment III – Cours 5Dr Jérôme KAEMPF

Planning du coursPhysique du Bâtiment III: Les parties opaques de l’enveloppe

Cours Date Matière du cours

1 19 septembre Flux de chaleur, valeur U

2 26 septembre Isolation des murs, bilan thermique net

3 3 octobre Ponts thermiques, pertes vers le sol

4 10 octobre Condensation superficielle

5 ← 17 octobre Flux de vapeur, méthode de Glaser

6 24 octobre Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours

7 31 octobre Résumé/Questions & TEST

8 7 novembre Réflexion / absorption du son, isolation acoustique

9 14 novembre Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs

10 21 novembre Protection contre les bruits de choc, installation techniques

11 28 novembre Thermocinétique

12 5 décembre Résumé/Questions & TEST

a) sans obstructions du mur à l’intérieur (espace libre), → 16°Cb) armoire (espace meublé) avec hi = 2 (W/(m2·K)), → 10.1°Cc) armoire encastrée avec hi = 1 (W/(m2·K)). → 6.8°CNote: recalculer la valeur U avec la nouvelle valeur de

2) Déterminer les risques de condensation et la quantité d’eau condensée (avec Mollier)Sur le mur d’une salle de bains: 19°C → pas de condensationSur le vitrage: 14°C → condensation de

Remèdes contre la condensation superficielle:

Retour sur l’Exercice Série 4, Condensation superficielle

Condensation superficielle

• Augmenter le chauffage ()• Augmenter l’isolation thermique ()• Faire bon usage de la ventilation (cours 3ème année)

𝜃𝑠=𝜃𝑖−𝑅 𝑖

𝑅𝑡𝑜𝑡

⋅ (𝜃 𝑖−𝜃𝑒 )1) Calculer la température de surface intérieure (, ):


Introduction – Condensation dans les murs

Zone de condensation, méthode de Glaser

1 a) pores ouverts, passage des liquides

1 b) pores ouverts, pas de passage des liquides

2 pores fermés, non remplissables

Les matériaux de construction sont poreux, schéma:

Ils peuvent donc être parcourus par un flux de vapeur

De manière analogue à la conductivité thermique , les éléments de construction possèdent un coefficient de diffusion de vapeur d’eau

Ordres de grandeur: Béton Lame d’air


Introduction – Condensation dans les murs


De l’eau peut apparaître sous plusieurs formes dans les murs

Problèmes liés• Confort hygrothermique

→ acariens, moisissures et champignons

• Durabilité du bâtiment→ gel / dégel, dégâts d’eau

eau de cristallisationeau adsorbée à la surface

eau libre dans les pores ouvertseau capillaire

vapeur d’eau dans les pores

mér

ule

pleu

reus

e


Règles en matière de condensation dans les parties opaques


• Dans la zone de condensation, pas de matériau présentant des risques de corrosion, de moisissure ou de décomposition.

• En hiver, la quantité d’eau condensée • Sur tout l’hiver, la quantité d’eau condensée • Quantité d’eau se résorbant durant l’été

quantité d’eau se condensant durant l’hiver

Dans les toitures chaudes, elle ne doit pas excéder sur tout l’hiver dans la zone comprise entre la couche d’isolation et celle d’étanchéité

La barrière de vapeur doit toujours se trouver du côté chaud

Source: Soprema AG, toiture chaude avec EPS et végétalisation extensive (pare-vapeur, isolant, étanchéité)


Conditions déterminant la condensation de la vapeur d’eau – Rappel


Condensation superficielle si

Ce que l’on peut aussi écrire:

: pression partielle de vapeur d’eau (Pa): pression saturante de vapeur d’eau (Pa): humidité relative (-)

ou 𝜑=𝑝𝑣𝑎𝑝

𝑝 𝑠(𝜃)>100%𝑝𝑣𝑎𝑝>𝑝𝑠(𝜃)

avec:

Constatations:• La pression saturante de vapeur d’eau est une

fonction de la température qui est non-linéaire et tabulée (Annexe A 2.2 du cours de PB I/II) →

• Pour déterminer une zone de condensation, il faut analyser la portion du mur où au moyen de la méthode de Glaser


Méthode de Glaser – 4 étapes


1) Déterminer le profil de température dans le mur 2) Déterminer le profil correspondant de pression saturante 3) Déterminer le profil de pression de vapeur d’eau en connaissant les conditions

intérieures et extérieures de température et et d’humidité relative et 4) Déterminer l’intersection potentielle entre les profils de et ,

si elle existe nous avons un plan (ou une zone) de condensation dans le mur

𝑥

,

intérieur extérieur

,

𝜃(𝑥)

𝜃𝑠𝑖

𝜃𝑠𝑒

𝑝 (𝑥)

𝑝𝑠 (𝑥 )𝑝𝑣𝑎𝑝 (𝑥)


Méthode de Glaser – 4 étapes, à travers une exemple


1) Déterminer le profil de température dans le mur

𝑥

,


,

𝜃(𝑥)

𝜃𝑠𝑖

𝜃𝑠𝑒

𝜃𝑠𝑖=𝜃𝑖−𝑅 𝑖

𝑅𝑡𝑜𝑡

⋅ (𝜃 𝑖−𝜃𝑒 )

𝜆=0.7Wm ⋅K

𝜃𝑠𝑒=𝜃 𝑖−𝑅 𝑖+𝑅1

𝑅𝑡𝑜𝑡

⋅ (𝜃𝑖−𝜃𝑒 )

0 cm 30cm

, , and




2) Déterminer le profil correspondant de pression saturante

,


,

0 cm 30cm

𝜃(𝑥)

𝜃𝑠𝑖

𝜃𝑠𝑒

𝑝 (𝑥)

𝑝𝑠 (𝑥 )

Le profil n’est pas linéaireSubdiviser le mur → Trouver dans l’Annexe A 2.2

𝑥




3) Déterminer le profil de pression de vapeur d’eau

,


,

0 cm 30cm

𝜃(𝑥)

𝜃𝑠𝑖

𝜃𝑠𝑒

𝑝 (𝑥)

Le profil est linéaire entre

𝑝𝑣𝑎𝑝 (𝑥)𝑝𝑣𝑎𝑝 ,𝑒

𝑝𝑣𝑎𝑝 ,𝑖

𝑝𝑣𝑎𝑝 ,𝑖=𝑝𝑠 (𝜃𝑖 )⋅ 𝜑𝑖 𝑝𝑣𝑎𝑝 ,𝑒=𝑝𝑠 (𝜃𝑒 ) ⋅𝜑𝑒

𝑥

où : pression partielle de vapeur d’eau int./ext. ()

et

𝑝𝑣𝑎𝑝 ,𝑖=1520 Pa 𝑝𝑣𝑎𝑝 ,𝑒=200 Pa




4) Déterminer l’intersection potentielle entre les profils de et

𝜃(𝑥) 𝑝 (𝑥)

𝑝𝑣𝑎𝑝 (𝑥)

𝑝𝑠 (𝑥 )

𝑥

zone de condensation

S’il existe une intersection entre et → condensation

Tracer la tangente t1 à depuis

Tracer la tangente t2 à depuis

Entre les tangentes→ zone de condensation

𝑝𝑣𝑎𝑝 ,𝑖

t1

t2 𝑝𝑣𝑎𝑝 ,𝑒


Flux de vapeur sans condensation


Détermination du flux de vapeur : 𝐽𝑣𝑎𝑝 , 𝑖→𝑒=𝜆𝑣𝑎𝑝

Δ𝑥⋅ (𝑝𝑣𝑎𝑝 , 𝑖−𝑝𝑣𝑎𝑝 ,𝑒 )

avec: : flux de vapeur d’eau entre l’int. et l’ext. : coefficient de conduction de la vapeur : épaisseur traversée par le flux (m)

0 cm 30cm

𝑝 (𝑥)


𝑝𝑣𝑎𝑝 ,𝑒=200 Pa

𝑝𝑣𝑎𝑝 ,𝑖=1520 Pa

𝑥

Exemple: mur de béton

𝐽𝑣𝑎𝑝, 𝑖→𝑒


Flux de vapeur avec condensation


Zone de condensation déterminée par la méthode de Glaser

𝑝 (𝑥)


𝑥zone de condensation

𝐽𝑣𝑎𝑝, 𝑖→𝑐𝑖

=

1520 Pa

200 Pa

70 0 Pa

1100 Pa

ci ce

7 cm 13 cm

Ce qui condense:

OK!


Résumé


Condensation dans le mur si:

Méthode de Glaser permet de déterminer la zone de condensation en 4 étapes:

1) Déterminer le profil de température dans le mur 2) Déterminer le profil correspondant de pression saturante 3) Déterminer le profil de pression de vapeur d’eau en connaissant les conditions

intérieures et extérieures de température et et d’humidité relative et 4) Déterminer l’intersection potentielle entre les profils de et ,

si elle existe nous avons un plan (ou une zone) de condensation dans le mur

Détermination du flux de vapeur:

𝑝𝑣𝑎𝑝>𝑝𝑠(𝜃)

𝐽 𝑣𝑎𝑝 , 1→2=𝜆𝑣𝑎𝑝

Δ𝑥⋅ (𝑝𝑣𝑎𝑝 ,1−𝑝𝑣𝑎𝑝 ,2 )


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