RÉHABILITATION ET MAINTENANCE DES BÂTIMENTS Chapitre 5 [PDF]

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Chapitre : Diagnostic et amélioration thermique

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Chapitre : Diagnostic et Amélioration thermique 1. Introduction : Le bâtiment d’aujourd’hui évolue, et celui de demain bougera encore plus vite et ce sont les économies, voire les créations d’énergies qui seront le fer de lance de cette dynamique. Le neuf bien sûr, mais l’ancien, qui constitue l’immense majorité du parc bâti et la plus grande source de gaspillage énergétique, y vient aussi. La prise de conscience de l’importance de ce changement changem ainsi que de sa nécessité, est maintenant bien ancrée chez les différents acteurs de la construction et difficilement contestable.

Cependant, ces nouveaux bâtiments, ou ces bâtiments rénovés, doivent aussi continuer à remplir les autres fonctions qu’on on est en droit d’attendre d’eux : stabilité mécanique, sécurité au feu et confort acoustique satisfaisant à leurs occupants.

2. Le diagnostic de performance énergétique ( DPE): c'est un diagnostic réalisé sur des biens immobiliers. Il est un des documents faisant partie du dossier de diagnostics techniques (DDT). La durée de validité du DPE est de dix d ans. Le DPE pour un bien immobilier doit comporter quatre parties : •

Consommation annuelle d'énergie exprimée en kWh et en euros (Dinars) ;

•

Positionnement en consommation d'énergie primaire / m2 / an et en émission de gaz à effet de serre (GES) / m2 / an ;

•

Descriptif du local: le bâti (parois verticales, fenêtres, portes, plafond et plancher), et des systèmes (chauffage, eau chaude sanitaire, ventilation et refroidissement).

•

Recommandations ecommandations d'améliorations énergétiques. Le DPE renseigne sur la performance énergétique d'un bâtiment ou logement : il évalue la consommation d’énergie pour le chauffage, l’eau chaude sanitaire, la climatisation et la quantité de

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gaz à effet de serre émise (classes de performance A à G). L’acquéreur dispose également d’une estimation chiffrée en euros des frais d’énergie par an.

Le DPE comprend aussi des recommandations de gestion et de comportement à adopter pour réduire la consommation d'énergie du logement diagnostiqué ainsi que des recommandation de travaux à réaliser pour augmenter sa performance énergétique. 3. Définitions : 3.1. Le pont thermique : Il y a pont thermique dès qu’il y a discontinuité entre des matériaux et des parois paroi de structure. Les ponts thermiques principaux d’un bâtiment se situent aux jonctions des façades et planchers, façades et refends, façades et toitures, façades et planchers bas. Ainsi qu’à tous les percements (portes, fenêtres, loggias…). Ce sont les ponts ponts thermiques structuraux. Ces ponts thermiques sont plus ou moins importants selon la constitution des parois (isolées ou non).

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Dans un bâtiment non isolé, les ponts thermiques représentent de faibles déperditions (en général inférieures à 20%) car les déperditions totales par les parois sont très fortes (de l’ordre de >1W/m2K). En revanche, dès lors que les parois sont fortement isolées, le pourcentage de déperditions dû aux ponts thermiques devient important (plus de 30%) mais les déperditions globales globales sont très faibles (inférieures à 0,3 W/m2K). C’est la raison pour laquelle dans des bâtiments à faible consommation énergétique, il est important d’avoir de très fortes résistances thermiques pour les parois et de s’assurer d’avoir de faibles pertes de chaleur par les jonctions.

Les ponts thermiques sont, eux, générés par : •

Les points singuliers de la construction suivant le système constructif mis en œuvre (plancher bas, plancher d’étage, acrotères non isolés, etc.) ;

•

les fuites et infiltrations d’air air du bâti non traitées ;

•

une isolation inexistante et /ou discontinue, notamment sur les points de jonction et cela même en cas d’étanchéité à l’air parfaite.

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Un immeuble de 1965

3.2. La conductivité thermique ou lambda ( λ ) : La conductivité thermique est la quantité d’énergie traversant 1m2 de matériau d’un mètre d’épaisseur et, pour une différence de 1 degré de température. Elle s’exprime en W/(m.K)1. Elle représente l’aptitude du matériau a se laisser traverser par la chaleur. C’est une caractéristique constante intrinsèque aux matériaux homogènes. attention : dans une même famille d’isolants on peut trouver des produits avec des performances variables (exemples : pour les laines minérales ou le polystyrène expansé la conductivité thermique λ varie de 0,04 a 0,03 W((m.K).

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3.3. Lafuite de la chaleur( Le flux thermique) :φ Le flux de chaleur φ (phi) est la quantité quantit d’énergie ou de chaleur passant au travers de 1m2 de paroi pendant une seconde lorsqu’il existe un écart de température entre ses 2 faces. il s’exprime en W/m2.

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3.4. La résistance thermique d'un matériau R: La résistance thermique d’un matériau caractérisé sa capacité a ralentir le transfert de chaleur réalisé par conduction. Elle s’exprime en m2.K/W . La résistance thermique R (en m2.K/W) dépend de l'épaisseur (e exprimée en mètre) et de la conductivité thermique ( λ ) du matériau ériau :

R=e/λ.

3.5. La résistance superficielle d’une paroi : Rse et Rsi La résistance superficielle d’une paroi caractérisé la part des échanges thermiques qui se réalisé a la surface des parois par convection et rayonnement. Elle dépend du sens du flux de chaleur et de

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l’orientation de la paroi ; Rsi pour les échanges sur la surface de paroi interne et Rse pour les échanges sur la surface de paroi externe. Elle s’exprime en m2.K/W.

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3.6. La résistance thermique d’une paroi homogène : Rparoi La résistance thermique totale d’une paroi homogène caractérisé la somme des transferts de chaleur réalises par conduction au sein des matériaux et des échanges thermiques superficiels super réalises par convection et rayonnement. Elle se calcule en additionnant les résistances thermiques des différents érents constituants de la paroi et les résistances superficielles correspondantes et s’exprime en m2.K/W.

3.7. La déperdition d’une paroi en partie courante : Uc Le coefficient icient de transmission thermique d’une paroi homogène Uc traduit la quantité de chaleur s’échappant au travers d’une paroi homogène de 1m2 pour un différentiel de 1 degré. il s’obtient par le calcul, c’est l’inverse de la résistance thermique totale d’une paroi homogène et s’exprime en W/(m2.K) il sert a caractériser les déperditions thermiques d’une paroi homogène composée d’un matériau simple ou de plusieurs matériaux.

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4. Identifier les points faibles : Bilan Thermique En effet, avant même d’investir dans des solutions souvent inadaptées car peu efficaces, il est important de connaître les faiblesses thermiques de l’intégralité de votre habitation avant travaux.

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Concrètement, cela s’effectue au travers d’une analyse chiffrée , très précise des points faibles de votre habitation. De l’ensemble de l’isolation jusqu’au mode de chauffage en passant par la ventilation, les ouvrants etc... En

ce

sens

le

Bilan

Thermique

est

déjà

beaucoup

plus

précis

que

le

DPE

(Diagnostic de Performance Energétique). Ensuite la phase diagnostic thermique surpasse le DPE en proposant des travaux priorisés d’amélioration de performance énergétique Cette première phase du bilan thermique permet de : mettre en évidence les points à améliorer de l’existant donner un ordre de priorité sur les travaux à entreprendre.

5. Les 7 préceptes d’un bon D P E d’un bâtiment : Un bon diagnostic commence ainsi par l’identification de tous les composants qui contribuent au comportement thermique du bâtiment ; Le diagnostic se poursuit par le calcul des faiblesses mais aussi des qualités thermiques de la construction. Il se termine par la hiérarchisation des améliorations les plus adaptées pour compenser ses faiblesses mais aussi pour préserver ses qualités thermiques initiales. 1.

Identifier le mode constructif du bâtiment selon son époque de construction.

2.

Connaître son fonctionnement thermique d’ensemble, avec ses dispositions actives et passives.

3.

Avoir une approche bioclimatique du bâtiment pour bien interpréter les consommations

constatées. 4.

Étudier conjointement son comportement thermique d’hiver et son confort thermique d’été.

5.

Considérer que les dispositions les plus économes en énergie sont souvent passives.

6.

Ne pas créer de ponts thermiques dans les constructions anciennes qui n’en présentent pas.

7.

Ne préconiser que des améliorations qui ne risquent pas de provoquer de désordres.

6. Humidité et construction : 6.1. Les constructions anciennes: Les bâtiments anciens sont conçus comme des « systèmes respirant », dont l’enveloppe est perméable à la vapeur d’eau. La ventilation est fonction des conditions climatiques, si elle est naturelle. Il y a souvent peu de ponts thermiques, si les parois ne sont pas isolées par l’intérieur. 6.2. Les constructions récentes: Les constructions récentes ont une enveloppe imperméable à l’eau. Pour les constructions depuis 1974: Les occupants bénéficient d’un bon confort thermique et maîtrisent leurs dépenses d’énergie.

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Il y a des ponts thermiques lorsque l’isolant n’est pas continu.

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6.3. Les sources d’eau dans une maison L’eau doit être maîtrisée puisque tout excès peut être une source de problèmes. L’eau doit être bien canalisée. L’excès d’eau produit par l’activité humaine doit être évacué. L’eau de pluie et l’eau du sol ne doivent pas infiltrer la maison.

7. Bases de la thermique 7.1. Répartition des déperditions thermiques moyennes dans une maison individuelle

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7.2. Répartition des déperditions thermiques moyennes dans un immeuble collectif

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8. Démarche bioclimatique La démarche bioclimatique est le prolongement de certains savoir-faire, qui se transmettaient jadis, et qui étaient basés sur la connaissance du milieu, du climat et des habitudes des occupants. L’architecture bioclimatique rétablit l’architecture dans son rapport à l’homme (« l’occupant ») et au climat (extérieur et intérieur : les « ambiances »). Les grands principes de la démarche bioclimatique sont : Limitation des déperditions par la forme du bâtiment Optimisation des apports solaires par les baies vitrées Mise en œuvre d’espaces spécifiques, capteurs d’énergie Prise en compte des phénomènes naturels

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8.1. Le cas particulier des fenêtres En maison individuelle dans les constructions anciennes, les ouvertures sont souvent réduites, et l’impact de la surface vitrée sur la performance énergétique du bâtiment est souvent faible. Leur faible étanchéité est traitée dans le chapitre ventilation du présent guide. Il demeure que c’est un des postes sur lesquels il est assez aisé d’agir. L’amélioration des performances thermiques des baies vitrées, permet de réduire l’effet « paroi froide » de celles-ci et donc d’améliorer considérablement le confort.

En immeuble collectif, pour un appartement en étage intermédiaire, une intervention sur les fenêtres est souvent la seule possible pour améliorer le niveau de déperdition de l’enveloppe. La qualité des fenêtres industrielles est définie par un label ACOTHERM: AC comme acoustique => qualification de la performance acoustique. TH comme thermique => qualification de la performance thermique. 8.2. Toiture La toiture est dans la majorité des cas la paroi la plus déperditive. La fonction première d’une toiture est d’assurer l’étanchéité à l’eau, l’isolation ne doit pas perturber la ventilation des tuiles et de la charpente. L’isolation thermique permet à la fois de réduire les consommations de chauffage en limitant les déperditions par la toiture et en réduisant l’effet de paroi froide en hiver, mais également d’améliorer le confort d’été en limitant les apports solaires par la toiture.

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En maison individuelle ou pour un appartement en combles aménagés, la toiture est à isoler prioritairement, si ce n’est pas déjà le cas. Cette isolation est particulièrement importante sous les couvertures en zinc, dont l’effet radiant peut affecter la santé des habitants en été. 8.2.1. Identifier le type de toiture La charpente est-elle « récente » ou ancienne ? Terrasse accessible ou inaccessible ? 8.2.2. Identifier le niveau d’isolation La toiture est-elle isolée ? Si la toiture est isolée: - le niveau d’isolation peut-il être amélioré ? - l’isolant existant a-t-il bien été mis en œuvre (sans risque de désordre) ? 8.2.3. Pour une toiture terrasse Il y a souvent des contraintes sur l’épaisseur d’isolant, il est conseillé de mettre en place un isolant avec une résistance supérieure à 2,4 m².K/W (par exemple, plus de 6 cm de polyuréthanne ; plus de 8 cm de polystyrène;…). 8.2.4. Isolation sur étanchéité « toiture inversée » L’isolant est disposé sur une étanchéité existante éventuellement réparée, ou sur étanchéité neuve. Selon l’accessibilité cette couche d’isolant est recouverte d’une couche de gravier ou d’un dallage sur sable. 8.2.5. Isolation sous étanchéité L’isolant est installé au-dessus de la dalle puis recouvert par l’étanchéité et par une protection lourde en gravillons pour les toitures non accessibles ou en dallage lorsqu’une circulation est prévue.

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8.3. Les baies: fenêtres et contrevents (volets) Le rôle des fenêtres et des portes-fenêtres est primordial dans un logement. Elles assurent : l’accès à l’éclairage naturel, la récupération des apports solaires en hiver, la possibilité d’aérer en les ouvrant. Mais elles engendrent aussi des déperditions thermiques et un effet de paroi froide important, si elles sont uniquement munies de simple vitrage. Les fenêtres orientées au sud ont un bilan positif : elles récupèrent plus d’apports solaires qu’elles n’engendrent de déperditions thermiques en simple ou en double vitrage. Toutefois, la mise en place de double vitrage permet de limiter l’effet paroi froide. 8.3.1. Identifier le type de vitrage et de menuiserie Vitrage: - Simple vitrage - Survitrage - Double vitrage avec du vitrage clair - Double vitrage avec du vitrage peu émissif - Double fenêtre 8.3.2. Menuiserie: bois, PVC, métal à rupture de pont thermique ? 8.4. Planchers bas Le plancher bas est le plancher qui sépare le volume chauffé du volume non chauffé en partie basse du bâtiment. Il peut être sur terre-plein, sur cave, sur vide sanitaire. Il importe d’en limiter les déperditions de chaleur, lorsque cela est possible.

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8.4.1.Identifier le niveau d’isolation existant Le plancher est-il isolé ? Le bâtiment est-il « récent » ou « ancien » ? Si le plancher est sur terre-plein: une rénovation lourde est-elle envisagée ? Si le plancher bas est sur vide-sanitaire : est-il accessible ? Les entrées d’air ne sont-elles pas obstruées ? Y a-t-il une présence excessive d’eau ? Quelles fonctions du plancher bas souhaite-t-on privilégier : - transmission de la fraîcheur du sol en été ? - limitation des pertes thermiques vers le sol ? 8.5. Murs Le mur est une paroi verticale à fonction de séparation et/ou de structure. Ses caractéristiques thermiques sont essentielles. 8.5.1. Identifier le type de murs, leur exposition et leur situation dans le bâtiment Le système constructif est-il récent ou ancien ? a. Construction récente: béton plein, blocs béton; briques récentes ; mono murs terre cuite ; béton cellulaire ; ossature métallique; ossature bois récente; pierres ;… b. Construction ancienne: pierres sèches ; moellons ; galets ; pierres de taille; pisé ; bauge ; briques de terre crue ou « adobe » ; torchis ; briques anciennes ; ossature bois ancienne;… Le mur donne-t-il sur l’extérieur, un local non chauffé, mitoyen avec un autre logement ? Pour chaque type de mur, quelle est l’orientation: Nord, Sud, Ouest, Est ? 8.5.2. Identifier la nature des matériaux utilisés et le niveau de performance Le mur est-il isolé ? Si le mur n’est pas isolé: Construction récente: est-il possible de l’isoler ? Construction ancienne: est-il possible d’améliorer le niveau d’isolation de la paroi sans perturber l’équilibre hygrothermique de la paroi et sans dégrader son

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aspect architectural ? Si le mur est isolé, l’isolant existant ne risque-t-il pas de créer des désordres ?

8.6. Les isolants Les isolants de base Les isolants thermiques sont des matériaux qui conduisent peu la chaleur. Pour chaque famille d’isolant, il existe des produits différemment adaptés pour isoler un mur, une toiture ou un plancher bas. Exemples de performances thermiques d’isolant 8.6.1. Pour les toitures combles: Laine minérale (verre ou roche); laine de mouton; laine de chanvre avec λ = 0,040 W/m.K: 8.6.2. Pour les toitures terrasse: Polyuréthanne avec λ = 0,025 W/m.K: 8.6.3. Pour les murs: Laine minérale ou polystyrène expansé avec λ = 0,032 W/m.K: Laine minérale ou polystyrène expansé avec λ = 0,038 W/m.K: Enduit chaux/chanvre λ = 0,13 W/m.K: 8.6.4.Pour les planchers bas sur garage ou local non chauffé: Laine minérale (verre ou roche) ; laine de mouton; laine de chanvre avec λ = 0,040 W/m.K:

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