Prof. dr. ir. Jean-Marie HAUGLUSTAINE,Chargé de cours

Faculté des Sciences – Département des Sciences et Gestion de l’Environnement

Rénovation d’un logementet ventilation

Cycle de conférences « Un habitat durable à Bruxelles »Le Centre Urbain – Halles Saint Géry – 30/11/11

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 2

Choix

Forme

Uparois

Sfen

Sommaire

Pourquoi rénover ?

Comment rénover ?

Pourquoi ventiler ?

« Combien » ventiler ?

Comment ventiler ?

Conclusion

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Épuisement des ressources énergétiques :déplétion des combustibles liquides

moi

mes enfants

Source : COCHET Y., Pétrole apocalypse, Editions Fayard, 275 p., 2005

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Réchauffement climatique…

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Consommation mondialeen énergie primaire : aujourd’hui

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Consommation mondialeen énergie primaire : demain…

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Scénario du GIEC…

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Améliorer les bâtiments existants ? : si non

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Energy consumption of residential buildings(without improvement of existing buildings)

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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

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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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Prix de l’énergie…

Source : Institut Wallon de Dév eloppement Économique et Social et d'Aménagement du Territoire, Influence du comportement, in Institut Wallon de Dév eloppement Économique et Social et d'Aménagement du Territoire, Centre de Recherches en Architecture (CRA-UCL), Notes de cours du Cycle de Formation 1989-1990 des Responsables Énergie, Session "Gestion" (Chapitre 3), Éditeur : Institut Wallon de Dév eloppement Économique et Social et d'Aménagement du Territoire, 28 p., 1989

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Prix de l’énergie et géopolitique :prix du pétrole brut, de 1972 à 2006

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007

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Choix

Forme

Uparois

Sfen

Sommaire

Pourquoi rénover ?

Comment rénover ?

Pourquoi ventiler ?

« Combien » ventiler ?

Comment ventiler ?

Conclusion

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Choix

Forme

Uparois

Sfen

Programme de rénovation

Adéquation au programme

Étanchéité à l’eau et à l ’air

URE

Stabilité

Sécurité

Réglementation

Acoustique

Aspect, etc.

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Coupe reprenant les principes de position-nement de l’isolation thermique des parois

L’enveloppe vue globalement

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 16

Choix

Forme

Uparois

Sfen

Rénovation de la toiture

Étanchéité à l’eau

Structure

Étanchéité à l’air et à la poussière

Isolation thermique

Étanchéité à la vapeur d’eau

Éclairage naturel des locaux sous la toiture

Isolation acoustique

Réaction et résistance au feu

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Toitures inclinées : plancher du grenier

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Toitures inclinées : climat 2

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Choix

Forme

Uparois

Sfen

Toiture inclinée :versants

o En intervenantpar l’extérieur

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Choix

Forme

Uparois

Sfen

Toiture inclinée :versants

o En intervenantpar l’extérieur

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 21

Choix

Forme

Uparois

Sfen

Toitures inclinées : versants de la toiture

o En intervenant par l’intérieur

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 22Doublevitrage

Toitures inclinées : climat 3

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Fenêtres

Survitrage

Film

Châssis intérieur

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survitrage

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doublevitrage

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Fenêtres :calefeutrage

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Portes : calefeutrage

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Plus en détails :ponts thermiques ?

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 27

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 : Continuitéde l’isolation thermique

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Ponts thermiques ?

o Ou règle 2 : Interposition d’un élément isolant

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o Règle 2 non respectée

Ponts thermiques ?

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Ponts thermiques ?

o Règle 2 non respectée

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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

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 35

o Ou règle 3 : augmenter la longueur du chemin de moindre résistance

Ponts thermiques ?

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 36

o Ou règle 3 : augmenterla longueur du cheminde moindre résistance

Ponts thermiques ?

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Choix

Forme

Uparois

Sfen

Sommaire

Pourquoi rénover ?

Comment rénover ?

Pourquoi ventiler ?

« Combien » ventiler ?

Comment ventiler ?

Conclusion

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Pourquoi ventiler ?

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Pourquoi ventiler ?

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Pourquoi ventiler ?

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Pourquoiventiler ?

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Choix

Forme

Uparois

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Sommaire

Pourquoi rénover ?

Comment rénover ?

Pourquoi ventiler ?

« Combien » ventiler ?

Comment ventiler ?

Conclusion

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Ventilation : les normes et les exigencespour les bâtiments résidentiels

Pour les bâtiments résidentiels o La norme belge NBN D50-001 prévoit :

Amenée d’air dans les espaces dits "secs«• A savoir où la production de vapeur d’eau est faible :

o salle de séjour, chambres, salles d’étude ou de jeu

Ouvertures de transfert direct au droit des portes intérieures et/ou des murs intérieurs• Pour permettre le transfert de l’air depuis les locaux "secs" vers les

locaux "humides" o W-C, salle de bain, cuisine…

Évacuation d’air au départ des espaces dits "humides", directement vers l’extérieur

Ponctuellement, ventilation intensive ou périodique : • Pour évacuer des odeurs désagréables exceptionnelles et

temporaires

• Ou en cas de surchauffe thermique temporaire

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 44

selon la NBN D50-001

Ventilation : les normes et les exigencespour les bâtiments résidentiels

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 45

Ventilation : les normes et les exigencespour les bâtiments résidentiels

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Exigences de ventilation dans les bâtiments résidentiels : selon Annexe V de l’Arrêté PEB

+ autres petites dérogations par rapport à la norme :• L’air fourni peut être pris dans un local adjacent non chauffé, sous

certaines conditions

• On peut amener de l’air par le versant d’une toiture

+ recommandations non prévues par la norme :• Empêcher pénétration d’eau et intrusion d’insectes

max. 72 m3/h

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 47

Choix

Forme

Uparois

Sfen

Sommaire

Pourquoi rénover ?

Comment rénover ?

Pourquoi ventiler ?

« Combien » ventiler ?

Comment ventiler ?

Conclusion

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 48

Comment ventiler ?

Les 4 systèmes de ventilationo Le système de ventilation naturelle (A)

Permet de réaliser une ventilation de base au moindre coût (de réalisation)• Très simple de conception

• Demande peu d’entretien

o Les systèmes de ventilation mécaniques (B, C, D)Permettent un meilleur contrôle des flux d’air au travers du bâtiment que le système de la ventilation naturelle

De plus, selon le système choisi, il est possible de filtrer l’air amené (B, D) dans un local ou de récupérer la chaleur de l’air extrait (D)

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 49

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 50

Système A

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Possibilité d’insérer des O.A.R. dans les châssis en boisSystème A

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Ouvertures de transfert

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Système B

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Système C

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Système D

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Avantages et inconvénients des 4 systèmes

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Avantages et inconvénients des 4 systèmes

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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)

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 59

Choix

Forme

Uparois

Sfen

Sommaire

Pourquoi rénover ?

Comment rénover ?

Pourquoi ventiler ?

« Combien » ventiler ?

Comment ventiler ?

Conclusion

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 60

Conclusion :rénovation environnementale

Est-il possible d’améliorer l’impact environnementalde la rénovation des châssis existants, tout en respectant leur valeur patrimoniale ?

Si OUI… quelles améliorations appliquées au châssis permettent de réaliser cette rénovation ?

La rénovation environnementale sera envisagée selon une démarche globale et complète, intégrant l’évaluation de toutes les performances des châssis

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 61

Choix des châssis

Châssis existants représentatifs de la ville de Bruxelles

Châssis à valeur patrimoniale (non protégés) choisis en concertation avec la Commission des Monuments & Sites de la RBC

http://www.rfi.fr/actufr/articles/095/article_59185.asp

Double ouvrant

Simple ouvrant

Châssis guillotine

Châssis à petit-bois

Châssis métallique

Bretèche en bois

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Châssis-types étudiés

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Châssis-types étudiés

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Châssis-types étudiés

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Châssis-types étudiés

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Châssis-types étudiés

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Châssis-types étudiés

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Méthodologie : choix des améliorations

Définition de 6 améliorations-types à appliquer à chaque châssis existant, en fonction de ses spécificités

DV neuf dans feuillure existante

SV feuilleté dans feuillure existante

Double châssis intérieur avec SV ou DV & conservation du châssis existant

Châssis neuf avec DV en remplacement total

Châssis neuf avec TV +isolant +ventil. av. échangeur

AM 1 AM 2 AM 3 – AM 4 AM 5 AM 6 (amélioration complète)

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 69

Définition des configurations fictives

BUT : objectiver la pertinence des différentes améliorations par la comparaison de leurs performances chiffrées, et ce pour chaque châssis-type

Fixer un cadre de travail : définition d’hypothèses par la création d’environnements intérieur et extérieur fictifs mais représentatifs de la réalité en conditions extrêmes

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Chambre

Séjour

Cuisine

Salle-de-bains

Châssis au NORDdans une rue calme

et ombragée

Châssis au SUDdans une rue bruyante

et ensoleillée

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 70

Etude d’une configuration

Châssis-type existant dans son local

1 des 4 utilisations de local

1 des 2 situations extérieures

Châssis-type existant dans 1 des 8 configurations

Châssis-type amélioré

dans la même configuration

Perf. thermiques

Surchauffe

Qualité d’air intérieur

Perf. hygrométriques

Perf. lumineuses

Perf. acoustiques

Perf. esthétiques & patrimoniales

COMPARAISONdevient la configuration

Perf. techniques

Perf. économiques

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 71

Performances de qualité de l’air :taux de CO2 comme indice de la QAI

Initialement, sans occupation[CO2] identique à l’air extérieur

Bruxelles : 400 ppm

Augmentation du taux de CO2

Diminution du taux de CO2

Dégagement par les occupants suivant leur niveau d’activitéAu repos : 10 litres de CO2 par heure et par personne

Au travail léger : 20 litres de CO2 par heure et par personne

Renouvellement de l’air selon un certain débitDans les cas EXISTANTS : débit d’in-exfiltration par l’inétanchéité du châssis

Dans les cas AMÉLIORÉS : débits normatifs de ventilation hygiénique

Taux de CO2 final Valeur limite de référence en résidentiel : maximum 1500 ppm

Taux acceptable souvent rencontré : de 3 000 à 5 000 ppm (en fin de nuit dans une chambre)

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 72

Etanchéité à l’air du châssis mesurée in situ

Film étanche à l’air fixé sur l’ébrasement intérieur

Mesure de la pression extérieure

Différences de pression par rapport à l’intérieur

Ventilateur créant la dépression (dans ce cas) dans le local

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 73

Etanchéité à l’air du châssis mesurée in situ

54 m³/h

Débit de fuite à 50 Pa

mesuré in situ

64 m³/h

60 m³/h

88 m³/h

117 m³/h²

74 m³/h

Réf. en neuf 4 m³/h

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 74

Toutes les améliorations permettent d’obtenir une qualité d’air intérieure excellente, et ce grâce à la ventilation hygiénique.

Pour les châssis existants (hormis le châssis métallique trop peu étanche), il sera nécessaire d’ouvrir la fenêtre avant le terme de l’occupation, afin d’abaisser le taux de CO2 sous le seuil de référence de 1500 ppm.

Une ventilation hygiénique est donc indispensable pour garantir une bonne qualité d’air tout au long de l’occupation du local. Cela renforce la pertinence de l’hypothèse appliquée à toutes les améliorations (installation d’un système de ventilation hygiénique).

Conclusions "qualité d’air intérieur"

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 75

Évaluation des performances hygrométriques :Processus d’évolution du contenu en eau

Contenu en eau initial en fonction des conditions initiales de

température et d’humidité relative du local

SANS ventilation hygiéniqueCas EXISTANTS définis par le

débit d’in-exfiltration mesuré in situ

AVEC ventilation hygiéniqueCas AMÉLIORÉS définis par le débit normatif

dépendant du local (fonction et surface)

sdb : EXFILTRATIONdue à l’inétanchéité du châssis existant

Phénomène 1sdb : VENTILATION + EXFILTRATION

due au système de ventilation et à l’inétanchéité du châssis existant dans certaines configurations

DIFFUSION au travers du murn’abaissant pratiquement pas l’HR

& pas de condensation internePhénomène 2

CONDENSATION SUPERFICIELLE ?Si oui, sur une surface froide

= LE VITRAGE

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Phénomène 3CONDENSATION SUPERFICIELLE ?

Si oui, sur une surface froide = LE MUR EXTÉRIEUR

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 76

Diagramme psychrométrique (sans ventilation)pour le châssis double ouvrant existant

Exfiltration

Condensation superficiellesur surface froide dont la T° est inférieure à 14,2°C

Condensation superficielle sur le simple vitrage (Tjanvier=8,65°C)

Conditions de départ en T° et HR (sdb)

À 8,65 °C, le contenu en eau dans l’air descend à 6,96 g

d’eau par kg d’air sec

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 77

Sans ventilation

Unités EXISTANT

Vitrage simple vitrage

Mur extérieur non isolé

HR initiale % 64,0

Température consigne °C 23

Condensationsur le mur extérieur ?

oui/non non

HR moyenne résultante % 59,8

Condensationsur le mur extérieur ?

oui/non non

HR moyenne résultante % 59,7

Condensationsur le mur extérieur ?

oui/non non

SALLE DE BAIN Condensationsur le simple vitrage

oui/non479 g/an (il y a condensation

d'octobre à avril)

HR moyenne résultante % 52,7

SC 1

LO

C 4

|

Effet exfiltration

Exfiltration + diffusionpar le mur extérieur

Exfiltration. + diffusion mur+ condensation sur vitrage

Sa

lle

de

ba

insa

ns

ven

tila

tio

n

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Diagramme psychrométrique (avec ventilation)pour le châssis double ouvrant amélioré

VENTILATION + exfiltration

Condensation superficiellesur surface froide dont la T° est inférieure à 10,75°C

Pas de condensation superficielle

Conditions de départ en T° et HR (sdb)

Aucune surface (vitrage amélioré ou mur) ne descend sous une T° de 10,75°C

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 79

AM 1 à AM 5 et AM 7 AM 6

double vitrage triple vitrage

non isolé isolé

64,0 64,0

23 23

non non

45,5 45,5

usion par le mur extérieur

non non

45,4 45,4

usion par le mur extérieur + condensation sur le vitrage

non non

non non

45,4 45,4

Avec ventilation

Unité s

Vitrage

Mur extérieur

HR initiale %

Température consigne °C

Condensationsur le mur extérieur ?

oui/non

HR moyenne résultante %

Condensationsur le mur extérieur ?

oui/non

HR moyenne résultante %

Condensationsur le mur extérieur ?

oui/non

SALLE DE BAINCondensation

sur le simple vitrageoui/non

HR moyenne résultante %

SC 1

LO

C 4

|

Effe t exfiltration

Exfiltration + diffusionpar le mur extérieur

Exfiltration. + diffusion mur+ condensation sur vitrage

Sa

lle

de

ba

ina

vec

ve

nti

lati

on

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 80

Evolution du contenu en eauChâssis double ouvrant dans la salle-de-bains

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 81

Evolution du contenu en eauChâssis double ouvrant dans la salle-de-bains

Châssis dans une salle de bain Cas de figure SCx_SEy_LOC4 (peu importe l’orientation)

Hygrométrie Condensation sur le vitrage & humidité

relative finale

[g/an – %] EXIST 1. Double V

châ ssis exist.

2. Simple V feuilleté

châssis exist.

3. Double châssis int. –

Simple V.

4. Double châssis int. -

Double V.

5. Châssis neuf double V.

6. Châssis neuf triple V.

7. Double V mince châssis

existant

8. Survitrage

479 non non non non non non

SC1

Dou

ble

ouv

rant

&

imp

oste

fixe

52.7 45.4 45.4 45.4 45.4 45.4 45.4

/ /

315 non non non non non non

SC2

Sim

ple

ouvr

ant

&

impo

ste

fixe

52.0 45.4 45.4 45.4 45.4 45.4 45.4

/ /

973 non non non non

SC3

Ch

âssi

s à

gui

llotin

e

53.8

/ 45.4 45.4 45.4

/ / 45.4

/

45.4 58.2

361 non non non non non

SC4

Châ

ssi

s à

pet

its-

boi

s

51.0

/ 45.4 45.4 45.4 45.4

/ 45.4

/ 45.4 58.2

480 136 non non non non 136

SC5

Châ

ssis

m

étal

lique

49.6

/ 44.2 45.4 45.4 45.4 45.4 44.2

/

50.4

2406 non non non non non

Pro

po

rtio

n

Ch

âss

is –

Lo

cal

SC

6 B

retè

che

en

bo

is

53.6 52.3 52.3 52.3 52.3 52.3

/ / /

 LEGENDE | Quantité d’eau condensant sur le vitrage 

A Pas de condensati on   

s ur l e vitrage  B  < 100 g/an  C  < 500 g/an  D  > 500 g/an  / 

Amél . non 

envis agée 

J.-M. HAUGLUSTAINE – Rénovation d’un logement et ventilation – Un habitat durable à Bruxelles – 30/11/11 82

Conclusions "hygrométriques"

Pratiquement toutes les améliorations permettent d’éviter la condensation superficielle apparaissant dans l’existant, et ce grâce à la ventilation hygiénique.

Pour les configurations améliorées, la paroi froide devient le mur extérieur : on n’y observe aucune condensation superficielle (mur 36 cm en briques).

Pour le châssis-type métallique, la paroi froide est le profilé métallique en lui-même : si l’on conserve le châssis existant (AM 2 & AM 7), de la condensation superficielle risque d’apparaître sur le profilé métallique, et ce uniquement dans les locaux à plus forte production de vapeur d’eau (salle-de-bains & cuisine).

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Conclusions "hygrométriques"

On n’observe jamais de condensation interne dans l’épaisseur du mur :o La diffusion à travers le mur n’abaisse pratiquement pas le

contenu en eau de l’air.

o L’isolation intérieure (8 cm) n’engendre pas de condensation interne derrière elle.

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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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Merci de votre attention

Jean-Marie HAUGLUSTAINEUniversité de Liège - Faculté des Sciences• Département des Sciences

et Gestion de l’Environnement

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