Club énergie construction · Club énergie construction du 24 juin 2014 La localisation des fuites...

Club énergie construction

L’étanchéité à l’air dans les bâtiments

Auteur : Cédric Besairie

2Club énergie construction du 24 juin 2014

Perméabilité à l'air: définition et contexte

Les phénomènes moteur

Localisation des fuites

Implications énergétique et autres

Vers une bonne étanchéité à l'air

Contextes énergétique et réglementaire

La mesure de perméabilité à l'air, les indicateurs

Textes et sites internet de référence

Les niveaux d'exigence actuels et futurs

Sommaire











Sommaire

Club énergie construction du 24 juin 2014

Contexte énergétique

Le bâtiment est un grand consommateur d'énergie :

30 millions de logements

70 millions de tep par an, 43 % de l’énergie consommée

½ tonne de carbone par an et par Français

Transport (32%)

Résidentiel – Tertiaire(43%)

Industrie (23%)

Agriculture (2%)


Contexte énergétique

Le bâtiment est un grand émetteur de gaz à effet de serre:

Sources : CITEPA, 2006

Emissions de CO2 par secteur (2004)

Agriculture13% Industries

20%

Production d'énergie

19%

Déchets3%

Résidentiel -tertiaire

19%

Transports26%

Contexte réglementaire

Deux réglementations thermiques sur les bâtiments:

Bâtiments neufs: RT 2005 et RT 2012

Bâtiments existants: RT existant (RT « Globale » et RT « élément par élément »)

Le Grenelle de l'environnement et les lois Grenelle: quelques actions phares concernant le bâtiment

2012 : généralisation du BBC dans le neuf2012-2015 : Réhabilitation des bâtiments État et publics2020 : généralisation des logements neufs à énergie passive ou positive2050 : atteindre le facteur 4 d'ici 2050

Contexte réglementaire

Des labels énergétiques performants et en route vers la classe A

< 50kWhep/m2.an

-Chauffage-Eauchaude sanitaire-Eclairage-Ventilation-Auxiliaires

< 50kWhep/m2.an

-Chauffage-Eauchaude sanitaire-Eclairage-Ventilation-Auxiliaires

< 43kWhep/m2.an

-Chauffage-Eauchaude sanitaire

< 30kWhep/m2.an

-Chauffage-Eauchaude sanitaire

< 120kWhep/m2.an

Cepmax< 50kWhep/m2.an

-Chauffage-Eauchaude sanitaire-Eclairage-Ventilation-Auxiliaires-Electricitédomestique

RT 2012 =ClasseA

Passiv HausPassiv HausBBC

BBC











Sommaire


La perméabilité à l'air ?

Croquis: T.Cabiriol,

Ensemble des fuites d'air involontaires dans une paroi.


La perméabilité à l'air: éléments de contexte

Quelques dates importantes:

● 1980 Norvège et USA: premières études

● 1983 France: Premier rapport du CETE de Lyon

● 1990 Europe: CEPHEUS / Conception bâtiments passifs

● 1996 Allemagne:Création du label Passivhauss

● 1998 Suisse: Création du label Minergie-P

● 2005 France:Réglementation thermique renforcée

● 2006 France: Création du label BBC-Effinergie

● 2012 France: exigences renforcées

Une préoccupation de l'enveloppe bientôt vieille de 30 ans!

Source : AIR (Air Infiltration Review),Août1980


La perméabilité à l'air: pourquoi est-ce important?

La réalisation d’une enveloppe étanche s’inscrit dans une stratégie de conception dédiée à l’efficacité énergétique des bâtiments et au confort des occupants.

Elle est incontournable pour des bâtiments basse consommation.

Conception bioclimatique











Sommaire


La perméabilité à l'air: la loi de base

● Loi puissance● Débit d'air traversant le bâtiment:

Avec

Vdot : Débit volumique [ m3/h ]

C : Coefficient de perméabilité à l'air [ m3/h/Pan ]

ΔP : Différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur du bâtiment [ Pa ]

n : Coefficient d'écoulement [ 0,5 < n < 1 ]

0.5: écoulement inertiel

1: écoulement laminaire

Vdot = C. Pn


Les phénomènes moteurs

● Vent● La pression due au vent sur une façade d’un

bâtiment est proportionnelle au carré de la vitesse du vent

© CETE de Lyon



● Tirage thermique● La différence de pression générée par le tirage thermique est

proportionnelle à:

h x (Text - Tint) (hauteur du défaut x écart de température)



● Système de ventilation mécanique● Génère des débits connus aux bouches

© CETE de Lyon


Les phénomènes moteurs

● La combinaisons de phénomènes physiques externes ou internes favorise les infiltrations d'air et/ou les exfiltrations d'air

Les phénomènes moteur 2 types de mouvements aérauliques

Vent

Tirage thermique

Système de ventilation mécanique

Infiltrations parasites

Ventilation volontaire

Incontrôlables !











Sommaire


La localisation des fuites

Vue en CoupeCroquis : R. Jobert, CETE de Lyon

La liaison paroi et soubassement

La liaison planchers et parois verticalesLa liaison toitures et parois verticales

La liaison des parois verticales entre elles

La liaison des menuiseries extérieures et l'enveloppe

L'implantation des boîtiers et gaines électriques

Le percement de l'enveloppe par des éléments traversant

Localisation des risques de fuites :

Les fuites d'air parasites sont réparties de manière diffuse au droit des points singuliers de l’enveloppe


La localisation des fuites Fuites récurrentes (189 observations sur 123 logements)

Les fuites d'air parasites sont réparties de manière diffuse au droit des points singuliers de l’enveloppe


La localisation des fuites











Sommaire


Pourquoi est-ce important?

On distingue 5 enjeux principaux:

La consommation et la facture d'énergie

L'hygiène, la santé et la qualité d'air intérieur

La conservation du bâti

Le confort thermique et acoustique

La sécurité des personnes



Implications énergétiques

Impact estimé sur les consommations énergétiques : entre 5 et 15 kWhep/m2/an par unité de Q4Pa_Surf

Pour une maison individuelle, 10% à 20% (voire plus) de réduction sur le Cep en passant de la valeur par défaut (1.3 m3/h/m²) à 0.3 m3/h/m²

Non chiffré : Impact sur les performances des isolants Impact sur le confort local (courant d’air)


Impact sur le système de ventilation

● En présence de vent, le débit total de ventilation augmente

Déperditions énergétiques supplémentaires● Double flux : L’échangeur est court-circuité


0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Efficacité échangeur (-)

Ta

ux

de

ré

cu

pé

rati

on

eff

ec

tif

(-)

I4= 1.2 m3/h/m2I4= 1.7 m3/h/m2I4= 2.2 m3/h/m2 I4= 3.0 m3/h/m2I4= 4.0 m3/h/m2

Q 4PaSurf = 1.2 m3/h/m²

Q4PaSurf = 4 m3/h/m²

Impact sur le système de ventilation L’efficacité d’un échangeur de chaleur peut passer de

80% à 30% à cause des fuites du bâti


Impact sur le système de ventilation Simple flux: des zones court-circuitées (qualité d'air intérieur)

Perméabilité à l'air faible Perméabilité à l'air élevée → Débit accentué dans les pièces

perméables et fortement diminué dans les pièces étanches



Impact sur la qualité d'air intérieur ● L'air qui transite dans l'enveloppe peut se charger en polluants

puis les transférer à l'intérieur

● En période de chauffage, l'air exfiltré se refroidit au contact de la paroi froide




Impact sur le confort thermique

● Courant d'air traversant

La circulation d'air parasite peut être source de sensation de froid

● Ecart de température des parois

L'infiltration d'air des parois modifie leur température de surface



Impact sur le confort acoustique

L'air est bon support de propagation des ondes



Impact sur la protection des personnes Mise à l'abri des personnes dans un local confiné en cas de

pollution atmosphérique Le confinement peut être rendu obligatoire par un PPRT











Sommaire


Comment mesurer la perméabilité à l'air?

● L'objectif de la mesure est de quantifier la perméabilité à l'air et de localiser les fuites ● Un matériel adapté aux différents types de construction

(volumétrie et performance)

PerméascopeV < 1000m3 *

Porte soufflante un ventilateurV < 2000m3 *

Porte soufflante 2 ventilateursV < 4000m3 *

Porte soufflante 3 ventilateursV < 6000m3 *

* Volume approximatif, dépendant de la performance en terme de perméabilité à l'air du bâtiment. Valeur indiquée pour des logements collectifs.



● L'objectif de la mesure est de quantifier la perméabilité à l'air et de localiser les fuites

● Un matériel adapté aux différents types de construction (volumétrie et performance)

* Volume approximatif, dépendant de la performance en terme de perméabilité à l'air du bâtiment. Valeur indiquée pour des logements collectifs.

Banc grand volume (CEREMA)

V < 18 000m3 *

MEGAFAN (CEREMA)

V < 75 000m3 *



● La mesure doit être conforme à la NF EN 13829 et à son guide d'application GA P 50 784.

2- Obturation des entrées et sorties d'air

volontaires3- Installation de la

porte soufflante

L'objectif est de quantifier uniquement les flux d'air non maîtrisés

1- Arrêt de la ventilation



4- Installation du banc d'essai ou de mesure

5-Maintien en dépression ou surpression et analyse

qualitative

6- Mesure du débit de fuite pour au moins 5 paliers de pression

Couplée à la mise en pression ou dépression du bâtiment, la thermographie IR permet de pré-localiser les fuites. Il faut ensuite vérifier (main, poire à fumée, fumigène) la présence effective d'une fuite d'air.



La méthodologie repose sur la loi d'écoulement reliant le débit d'air Q traversant les parois du bâtiment à la pression différentielle entre l'intérieur et l'extérieur ( P)

Q : Débit volumique [ m3/h ]

C : Coefficient de perméabilité à l'air [ m3/h/Pan ]P : Différence de pression int./ext. [ Pa ]

n : Coefficient d'écoulement [ 0,5 < n < 1 ]

Q = C.Pn


Les indicateurs

Vdot = C. ΔPn

Q4PaSurf = Vdot (ΔP=4Pa) / ATBat

Surface de parois froides (AT), hors planchers bas

n50 = Vdot (ΔP = 50Pa) / V Volume chauffé

Rappel loi Puissance :

Q4Pa-surf (France) en m3/(h.m2)

Débit de fuite sous 4 Pa divisé par la surface de parois froides hors plancher bas

Il s'exprime en mètre cube par heure par m² [m3/(h.m2)] 4 pascal [Pa]

n50 en 1/h Débit de fuite sous 50 Pa divisé par le volume chauffé Il sexprime en [1 / h] à 50 pascal [Pa]


Conversion des indicateurs

● Application de la loi puissance

● Valeurs médianes de compacité (base de données CETE)● Maisons individuelles : 1.4 m

● Appartements : 2.7 m

● Bâtiments collectifs : 2.5 m

● “Autres usages” : 2.3 m

Q4Pa Surf = (4/50)n . (V/ATbat) . n50

Compacité (m)


2

Dans cette maison, les infiltrations représentent le quart du renouvellement d’air du système de

ventilation.

45 % des maisons de la base de données du CETE présentent une perméabilité supérieure à ce Q4PaSurf

(0.8 m3/h/m2).

I4 (m3/h.m²)

Côté du carré en

cm

RT -Déf 1,3 21,4

RT -Réf 0,8 16,8

BBC 0,6 14,5

Passiv Haus 7,4

Surface équivalente de fuite

Surface de fuite équivalente

Passiv House

RT 2012

RT 2005











Sommaire


La RT 2005 et la perméabilité à l'air

Pas de mesure de perméabilité à l'air obligatoire mais

une valeur de perméabilité à l'air est prise en compte dans le calcul thermique

*

*

* mesure obligatoire par un opérateur autorisé par le ministère en charge de la construction

Valeur du Q4PaSurf (m3/(h.m²))

BBC

Les exigences de la RT2012

Niveau d'exigence pour tout bâtiment résidentiel au niveau de l'actuel label BBC-Effinergie 2005.

Traitement* obligatoire de la perméabilité à l'air sur tous les bâtiments résidentiels

Q4PaSurf

(m3/(h.m²))

RT 2012Valeur cible

Maisons individuelles 0,60 Traitement de la perméabilité à

l'air obligatoire*

Bâtiments d'habitat collectif 1,00 Traitement de la perméabilité à

l'air obligatoire*

Bureaux, bâtiments d' hôtellerie, de restauration, d'enseignement, bâtiments sanitaires

1,70 Mesure non obligatoire

Autres usages 3,00 Mesure non obligatoire

* traitement de la perméabilité à l'air = mesure par opérateur autorisé ou démarche qualité agréée, par le ministère en charge de la construction



Obligation de résultat pour les maisons individuelles et les immeubles collectifs d’habitation

2 Options pour la justification :

Soit par mesure conformément à la norme NF EN 13829 et ses documents d’application, par un opérateur autorisé par le Ministère en charge de la construction

Soit par une démarche de qualité de l’étanchéité à l’air (et des réseaux aérauliques) agréée par le Ministère en charge de la construction. La démarche qualité implique des mesures sur un échantillon du parc construit



Obligation de résultat pour les maisons individuelles et les immeubles collectifs d’habitation

Le calendrier de la RT2012:

En maison individuelle, les deux options sont possibles dès la publication des textes, à partir du 26 Octobre 2011

En immeuble collectif :- Avant le 1er janvier 2015 : mesure obligatoire- Après le 1er janvier 2015 : les deux options sont possibles











Sommaire



Réaliser un suivi tout au long du processus de conception du projet, depuis la programmation à la réalisation

Programmer (Programme,Esquisse,…)

Concevoir (APS, APD, PRO,…)

Sensibiliser(Réunion, Information,…)

Contractualiser(DCE, CCTP, EXE,…)

Vérifier (Chantier, OPC, OPR,…)

Corriger (OPR,Réception,…)



Mettre en place une méthodologie en phase conception de l'enveloppe

• Appliquer le principe de la continuité

• Mettre en évidence les liaisons

• Soigner les détails dès la conception

• Choisir le matériau le plus adapté

• Analyser les recommandations techniques

• Choisir l'allotissement le plus cohérent


Le principe de la continuité

La couche d’étanchéité à l’air est planifiable car elle enveloppe le volume « climatisé » du bâtiment


● Mettre en place une méthodologie en phase conception de l'enveloppe

● Analyser les points faibles de l’enveloppe… Mettre en place la ligne rouge…




Mettre en évidence les différents points faibles en coupe et en plan puis les traiter en détails

La couche d’étanchéité à l’air doit être un système constitué de différents matériaux mis

en œuvre de façon juxtaposé et continue


Réaliser un cahier technique d’exécution et décrire la prestation « étanchéité »

Les détails d'exécution


Mastics et Colles

Cop

yrig

ht P

ro C

lima

2006

Choisir des matériaux adaptés et analyser les recommandations techniques (ATech, ATex, Pass In…?)

Joints mousse

Bandes adhésives

Films et Ecrans Mousse expansive

Manchons conduits

Manchettes câbles

Les matériaux d'étanchéité


Illustration menuiserie



Exemple : membrane butyle + joint mousse pré-comprimé (JMPC) posés



Pose d'une membrane butyle + JMPC











Sommaire


Des résultats encourageants

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

B21 B22 B31 B32 B33 B41 B42 B43 B51 B52 B53 B61

Perm

éabi

lité

(Vol

/h à

50

Pa)

Opération pilote du projet PREBAT-Performance financé par l'ADEME et la DGUHC. Logements collectifs de l'OPAC du Rhône réalisés par GFC. Coordination du projet : AIR.H.

Opération « Grand-Clément » à Villeurbanne, réalisation de 12 logements collectifs par l'OPAC du Rhône

Et plus globalement les “démarches qualité perméabilité à l'air” montrent de très bons résultats !


Des résultats encourageants

Construction d’une bibliothèque scolaire en ossature bois à Beuvraigne dans la Somme

Cette opération a fait l'objet d'un autocontrôle en cours de chantier (ossature bois)


Textes de référence

Textes réglementaires: Loi programmation relative à la mise en oeuvre du Grenelle de l'Environnement 2009-967 du 3

août 2009 publié au JO le 5 août 2009. RT 2005. Arrêté du 25 mai 2006 relatif aux caractéristiques thermiques des bâtiments nouveaux et

des parties nouvelles de bâtiment. RT existant. Arrêté du 3 mai 2007 relatif aux caractéristiques thermiques et à la performance

énergétique des bâtiments existants Arrêté du 3 mai 2007 relatif au contenu et aux conditions d'attribution du label « haute performance

énergétique ». Arrêté du 29 septembre 2009 relatif au contenu et aux conditions d'attribution du label « haute

performance énergétique rénovation ». RT 2012. Arrêté du 26 octobre 2010 relatif aux caractéristiques thermiques et aux exigences de

performance énergétique des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles de bâtiments.

Textes normatifs NF EN 13829. 2001. Détermination de la perméabilité à l’air des bâtiments. Méthode de

pressurisation par ventilateur. Performance thermique des bâtiments. Février 2001. Guide d'application GA P 50 784 de la norme NF EN 13829.

Règles techniques de la marque Effinergie applicables aux bâtiments neufs faisant l'objet d'un label BBC-Effinergie (validé CA 24 novembre 2009). Règles techniques de la marque Effinergie applicables aux bâtiments rénové faisant l'objet d'un label BBC-effinergie Rénovation (validé CA 24 novembre 2009).


Toute information officielle est diffusée sur les sites:

www.rt-batiment.fr

www.effinergie.org

Renseignements sur la perméabilité à l'air disponibles sur le site :

www.cerema.fr

Sites internet de référence


Pour aller plus loin ...

Perméabilité à l’air

« Perméabilité à l’air de l’enveloppe des bâtiments, Généralités et Sensibilisation » L’objectif de ce document est d’apporter au lecteur des éléments qui lui permettront de se familiariser avec les enjeux et les principes physiques liés à la perméabilité à l’air. Par ailleurs, il constitue une aide à la compréhension des rapports de mesure de perméabilité à l’air de l’enveloppe des bâtiments réalisés par le Centre d’Études Techniques de l’Équipement de Lyon, ( http://www.certu.fr, puis "ville et équipements publics, construction durable, la perméabilité à l'air des bâtiments" )

« Perméabilité à l’air » Fiche technique du Centre d’Études Techniques de l’Équipement de Lyon sur les prestations de mesure de la perméabilité à l’air de l’enveloppe des bâtiments.

« MinInfil - Carnet de détails » Quatre carnets comprenant chacun environ 25 détails constructifs réparties sur quatre principes constructifs les plus courants (ITI, ITE, ITR, COB)

« PREBAT Performance - Rapport final » Retour d’expérience sur l’élaboration et la réalisation d’une démarche qualité destinée à améliorer l’étanchéité à l’air de l’enveloppe des bâtiments et des réseaux aérauliques (Ventilation, CTA, …)

« Risques technologiques - Confinement » Fiche technique du Centre d’Études Techniques de l’Équipement de Lyon sur les risques technologiques et notamment la strtégie et les principes du confinement

Cédric BESAIRIE – CEREMA / DTER CE / DLCF

Merci de votre attention...


Autres illustration des lieux d'infiltration d'air

Source: SARL Alsatech –Réseau France Exp’Air

Les parois courantes en parpaing de ciment ou briques creuses de terre cuite


Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Fissures et joints de maçonnerie



Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Liaisons verticales de façades / planchers / soubassements



Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Gaines et équipements électriques (dont éclairage)



Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Menuiseries extérieures / coffres de volet roulant



Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Menuiseries extérieures / seuils de portes et de portes-fenêtre



Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Menuiseries extérieures / liaison dormant-ouvrant



Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Menuiseries extérieures / fenêtres coulissantes



Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Menuiseries extérieures / joints de vitrage



Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Menuiseries extérieures / vasistas à commande déportée



Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Trappes d'accès aux combles et trappes de désenfumage



Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Gaines techniques, réseaux de fluides et canalisations


Autres illustration des lieux d'infiltration d'air Gaines et équipements électriques


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