La perméabilité à l’air des isolants

Je le dis sans ironie : la RT2012 permet une belle avancée en s’intéressant à l’étanchéité à l’air. Les exigences restent, somme toute, modestes mais aux niveaux d’isolation où nous sommes rendus, il aurait été insouciant de ne rien imposer sur ce critère.

J’en veux, pour exemple,ce qui a été réalisé sur un de nos chantiers primés : le gain en étanchéité réalisé par l’entreprise a permis une diminution du besoin de chauffage théorique qui approche les 40%. Sans rien faire d’autre. Mais en ayant suivi un cheminement qui passe par l’incontournable « super-isolation » !

On le voit sur le graphique, on suit finalement le chemin ouvert par Passivhaus en bénéficiant de plus de tolérance grâce à notre climat doux. Au final, nous flirtons avec les performances du passif, mais sans franchir le rubicon du n50 < 0.6 h-1, le portail des 15 kWh/m²/an nous est resté fermé.

Oh, il n’y a pas à en rougir, la performance à l’air reste exceptionnelle pour cet hébergement : 10 fois mieux que les standards RT2012, trois fois mieux que ce qui est demandé pour une maison individuelle depuis cette année !

Voilà nos bâtiments rendus étanches et bien isolés. Sommes-nous enfin engagés sur la route de la sobriété des consommations ?

On peut l’espérer. Mais on peut aussi s’inquiéter que nombre de bâtiments s’écartent des prévisions de consommations. Jusqu’à présent, on a fait peu d’analyses des consommations en ramenant aux mêmes hypothèses que les calculs (pas simplement des relevés). Alors, et c’est normal, cela diverge tout le temps.

Aujourd’hui, les monitorings se font plus nombreux et l’on s’interroge sur les sources de désaccord.

Le choix est vaste pour expliquer les différences mais il est une source peu connue – peut-être peu impactante jusqu’à aujourd’hui du fait de la mauvaise étanchéité de nos bâtiments ante-RT2012 –, c’est la perméabilité à l’air intrinsèque des parois et en particulier des isolants.

Pour comprendre cela, prenons un schéma :

L’air est sournois et ne se contente pas de traverser les parois, il y a 4 phénomènes de convection distincts qui peuvent refroidir notre bâtiment en hiver (ou le réchauffer en été) :

  1. le premier est celui qui nous préoccupe actuellement, ce sont les infiltrations et les exfiltrations parasites qui font que notre ambiance intérieure se refroidit parfois rapidement en saison froide. En augmentant l’étanchéité de nos réalisations, nous luttons directement contre ce phénomène, par ailleurs inévitable (dans le sens que même une maison passive coule si on la jette à l’eau, l’étanchéité étant une chose relative !).
  2. le deuxième est lié à ce qu’on appelle l’étanchéité au vent, il s’agit d’un phénomène de convection forcée un peu comme quand vous soufflez sur vos doigts après avoir touché quelque chose de trop chaud. Le débit forcé va arracher plus de calories que de coutume à vos doigts si bien que vous allez les refroidir. Le « lavage du vent », c’est la même chose mais sur un bâtiment. Vous allez me dire : « oui, mais il y a un isolant ?! ». Bien sûr, mais ce forçage va tout de même arracher plus de calories à l’isolant, et donc au bâtiment, que sans contact direct avec le vent. Voilà pourquoi, il fait souvent froid dans les maisons (mal) isolées mais exposées au vent. On y reviendra… En attendant vous pouvez toujours coller de petits bouts de matériaux de toute sorte sur votre peau puis soufflez pour voir quand votre respiration atteint ou non sa cible. :p
  3. le troisième phénomène est liée à de la convection naturelle : si l’étanchéité à l’air de ma paroi intérieure est mauvaise, alors il se crée une boucle de convection qui va elle aussi être en capacité d’accélérer le refroidissement de mon bâtiment en hiver parce qu’il y aura un contact plus direct que prévu avec l’isolant. Là aussi, améliorer l’étanchéité à l’air (de la paroi intérieure) est une bonne façon d’éviter cela.
  4. le dernier phénomène est extraordinaire de subtilité et de sournoiserie ninja myopera smiley il s’agit de convections autour et dans l’isolant ! irked myopera smiley Si vous aussi, vous avez essayer de boucher un trou dans un mur avec de l’isolant, vous aurez remarqué combien… c’est inefficace ! La majorité des isolants sont perméable à l’air (ne pas confondre avec la perméabilité à la vapeur d’eau) et se feront donc un plaisir d’accueillir de la convection en leur sein et bien évidemment autour d’eux si on leur en laisse le loisir !

Ces phénomènes convectifs posent question. Nos façon de faire actuelles sont-elles bonnes, ne posons nous pas de l’isolation en toute inutilité ?

Hé bien, ce qui est sûr, c’est que l’étanchéité à l’air, parce qu’elle lutte contre deux des quatre phénomènes présentés ci-dessus, est un passage obligé pour amélioré la performance. Sans elle, on risque de refroidir directement l’ambiance intérieure (je me place souvent en hiver sans vous le dire, désolé worried myopera smiley) mais aussi de faciliter le refroidissement de l’isolant sur son côté chaud (et par conséquent augmenter les déperditions). C’est donc un passage obligé maintenant que l’on isole correctement.

On constate également, qu’au moins dans les zones concernées, il est essentiel d’assurer une protection au vent efficace pour éviter qu’Éole ne vienne à laver nos isolants des précieuses calories que nous souhaiterions garder pour nous. Se pose alors la question de la pertinence de certaines techniques, comme les isolations par l’extérieur avec pour seule protection de l’isolant un simple bardage ventilé (chez vous un indice, ventilé = ouvert au vent).

Pour lutter contre les phénomènes convectifs autour de l’isolant, on ne peut compter que sur de la bonne mise en œuvre ou sur des techniques de pose plus efficace que d’autres. On peut penser en particulier au bouvetage des panneaux isolants qui assure une moins bonne perméabilité à l’air tout au moins autour du panneau. Cette seule spécificité du produit ne résout pas tout, la mise en œuvre est là aussi primordiale.

blockquoteLFor large gaps and large temperature differences, reductions in thermal performance of 25 to 33% were measured. (Bomberg and Brown (2003))

Enfin, on ne peut passer à côté de la question qui vous titille sans doute : mais quels sont les isolants les moins perméables et quels sont les manche à air ?


Disons-le, clairement, les fabricants ne se battent pas en duel sur cet indicateur. Sauf ceux qui justement savent qu’ils ont là un avantage 🙂

Si on en entend peu parler ici en France, c’est que les laines minérales — de la barbapapa de verre ou de rocher si vous préférez — dont nous sommes de gros producteurs et de gros consommateurs, ne brillent pas par leur performances dans ce domaine. Elles sont, par exemple, 4 à 40 fois plus ouvertes au courant d’air et donc aux convections internes que la ouate de cellulose. Mais c’est très variable en fonction du type de fibres : ainsi un matelas avec des fibres mono-orientés sera bien moins perméables que de la laine de verre en vrac.

Autre point essentiel : la densité ! Plus votre isolant sera dense et moins il laissera l’air lui faire des misères. Cette constatation est une invitation à l’usage d’isolants dense. Mais attention qui dit densité dit beaucoup de matière dans peu de volume donc plus d’énergie grise, « sauf » à se tourner vers des isolants biosourcés ! Encore, je sais…

En zone ventée, il y aura couplage entre le lavage du vent et le les convections internes. Il faut donc là être précautionneux : assurer une bonne protection au vent avec un produit réellement « coupe-vent », user d’un isolant dense pour éviter les échanges convectifs en son sein, assurer une pose minutieuse… et bien sûr atteindre une étanchéité à l’air élevée, cela va sans dire. On comprend bien cette situation parce qu’on s’imagine bien à la place de la maison exposée au vent. On n’aurait pas idée de porter un gros pull en laine avec un © k-way dessous. S’il fait vraiment froid, on aurait même pas idée de mettre un © k-way par dessus la laine, on en mettrait tout bêtement un au dessus et un autre au-dessous ! Oh ben vous venez d’inventer la veste grand froid… Notez que ma veste a beau être grand froid, étanche à l’air comme à l’eau, elle peut très bien être « respirante » grâce au fameux GORE-TEX® (évacuation de la vapeur). Il en va de même pour mon bâtiment, que ce soit clair headbang myopera smiley

Bon okay, personne n’aurait l’idée de s’exposer en plein vent avec un simple pull en laine. Personne n’aurait non plus l’idée de se mettre, même en climat hivernal doux, sur le toît d’une maison sans un minimum de coupe-vent. Hé bien, c’est pourtant notre façon courante d’isoler nos combles : on déroule de la laine minérale à même le sol (parfois avec le pare-vapeur du bon côté tout de même) et c’est fini. Exposé ainsi mon isolant va subir la lavage du vent, pour sûr, mais également des phénomènes convectifs internes à partir d’une différence de température entre ces faces de 18°C à 29°C pour une laine minérale et plus de 40°C pour de la ouate.

On le comprend, la convection interne concerne donc surtout les zones à hiver rigoureux mais aussi… les zones à été chaud ! En effet plus l’isolant sera exposé à une surchauffe (d’où l’intérêt de zone tampon comme un grenier), plus il subira une pression convective faisant chuter la protection thermique qu’il assure. Alors que la densité amène de la masse thermique souvent bien opportune en été, cette même densité a aussi une utilité en tant que frein convectif !

Mais, même sans intenses mouvements convectifs à l’intérieur des isolants, le lavage du vent et les mouvements convectifs autour des isolants sont une source de fuites thermiques qui, si on y prête peu attention, sont une réalité de tous les jours même pour les chantiers les plus récents :

Ce que vous voyez-là, c’est un plafond intérieur qui donne sur un grenier. La couche d’isolant au-dessus est importante puisque la résistance thermique est proche de 7 m²K/W, pourtant des phénomènes convectifs, sans doute couplés à du lavage par le vent, est clairement apparent entre chaque jonction de panneau de laine minérale ou chaque défaut du plancher du grenier. Autant vous dire que ce chantier, que je connais très bien, nous a fait réviser notre vision de la bête isolation des combles !

La photo a été réalisée en hiver et l’écart thermique entre le plafond et l’extérieur est autour de 25°C bien que nous soyons en climat doux océanique. Finalement, même ici, on n’est pas loin de démarrer des phénomènes convectifs internes dans les laines minérales !

Là, il faudrait conclure non ?! 🙂

Ce n’est pas simple, il y aurait tant à dire. Je soulignerai simplement quelques points.

Tout d’abord que l’étanchéité à l’air n’est pas une lubie de thermicien. À partir du moment où l’on s’engage vers la basse-énergie, elle est incontournable. Et non, elle n’empêche pas forcément la vapeur de migrer par les parois. Et non on est pas comme dans un thermos, ou plutôt si, un thermos qui maintient votre café à la bonne température sans résistance électrique et qui en plus s’ouvre ! Tout ça pour dire que, oui, oui, on peut ouvrir les fenêtres dans une maison très-basse-énergie comme on ouvre le bouchon de son thermos. En général, on le referme aussi pour pas refroidir son café. C’est exactement la même chose dans la maison monkey myopera smiley

Ensuite, il est important de dire qu’il existe des phénomènes de convections naturelles et forcées dans les parois. Et que ces phénomènes risquent bien de gâcher la fête si on y prête garde !

blockquoteLImperfections that could in the past be ignored because they had a small impact on thermal control must now be understood and dealt with to meet the goals of high thermal performance building enclosures. (John Straube)

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Q4uelques remarques sur l’étan50chéité à l’air des bâtiments

Q4uelques remarques sur l’étan50chéité à l’air des bâtiments

Précédemment, je m’étais permis un petit billet critique sur la RT2012. Quoique cela n’en soit pas l’objectif, celui-ci risque de souligner encore quelques uns des défauts de cette réglementation thermique pas tout à fait terminée mais déjà à appliquer.

En hiver, un bâtiment se refroidit, et c’est bien d’ailleurs pour cela qu’on le chauffe : pour éviter qu’il ne devienne trop froid. Il n’y a finalement que 2 voies de refroidissement : les parois et l’air. Passons sur le cas des parois, intéressons-nous à l’air.

Pour assurer la survie de ces occupants, un bâtiment « respire ». À tout moment, on veille à évacuer l’air vicié et à faire entrer de l’air « neuf », de l' »air frais ». Frais, voilà le souci. L’air qui pénètre à l’intérieur du bâtiment est généralement plus frais que l’ambiance intérieure, il tend donc à refroidir l’ambiance intérieure.

Cet air « frais » peut entrer dans le bâtiment soit de façon contrôlé (on veut s’assurer de la quantité et de la qualité) soit par l’intermédiaire d’infiltrations parasites.

Si on prend le cas d’une maison récente, l’air contrôlé provient des bouches, généralement positionnées sur les menuiseries, pour être ensuite évacué par la VMC des pièces humides. Dès lors, il se crée en permanence un appel d’air par dépression qui assure le renouvellement hygiénique de ce gaz indispensable à la vie.

Mais d’où viennent les infiltrations ? D’un peu partout à travers l’enveloppe de votre bâtiment. À la façon d’une chambre à air percée, cela fuit de toutes parts et de l’air échappant à votre contrôle pénètre ou s’enfuit de votre maison.

Est-ce grave docteur ? Hé bien, c’est ennuyeux sur au moins deux points :

  • ces infiltrations refroidissent le bâtiment (ou le réchauffent en été), parfois même, elles le refroidissent tout autant voire plus que la ventilation contrôlée. C’est fâcheux parce que cela revient à boucher la bonde de la baignoire et à ce que, malgré tout, le niveau du bain continue de baisser de façon rapide irked myopera smiley
  • de l’air incontrôlé c’est aussi de l’air qui emprunte des chemins inconnus pour nous rejoindre. Et donc qui passe parfois par des zones qui ne sont pas sanitairement neutres faint myopera smiley Moundié, qué fouchtra la bagasse !

Dès lors, on a compris, il y a une dizaine d’années, que contrôler l’étanchéité était un préalable incontournable au contrôle de la ventilation.

Une norme européenne (EN13829) a été établie qui consiste à mesurer le volume d’infiltrations parasites dans des conditions données. Pour cela, on insuffle (ou on aspire) tout bêtement de l’air dans un bâtiment sous une pression de 50 Pa (force 5 Beaufort, hissez les voiles !) et on mesure combien d’air parvient à s’échapper alors que l’on a bouché tous les système de renouvellement contrôlé.

La mesure de ce débit est ramenée au volume protégé du bâti, elle s’exprime en vol/h (ou h-1 en unités SI strictes) via l’indice d’étanchéité n50.

Quelques années après la création de cette norme, la France applique la RT2005 et décide, elle aussi, de s’intéresser à l’étanchéité à l’air. Bien sûr, fierté gauloise oblige, on invente notre propre indicateur d’étanchéité, le I4, pour Inétanchéité sous 4 Pa. Quelques années plus tard, on le renommera Q4Pa-surf, sans modifier quoique ce soit à sa définition. Rien d’étonnant au choix de ce nouveau nom, en mécanique des fluides on aime bien associer débits et des « Q » ! (jeux de mots ?!)

Comment procède-t-on pour mesurer la valeur de cet indicateur franco-français. C’est tout bête, on insuffle ou aspire de l’air sous une pression de 4 Pa…. knight myopera smiley tsss tsss tsss halte-là l’ami ! Il est impossible d’appliquer une différence de pression aussi faible entre l’intérieur et l’extérieur du bâtiment. Rendez-vous compte, 4 Pa, c’est à peine assez pour faire trembler la toile de l’araignée et être perçu sur le visage.

Si vous craignez pour vos oreilles, faisons un petit travail d’imagination. Il fait beau dehors et votre baromètre indique 1014 hPa. Je mets en dépression le bâtiment de 50 Pa, le baromètre chute à 1013,5 hPa ce qui équivaut à s’élever de … moins de 5 m ! Avec 4 Pa de dépression, je ne suis pas sûr que le baromètre puisse vous afficher 1013,96 hPa et ne se contente pas de rester à 1014 hPa (et une élévation équivalente à un saut de puce :bug:). On est loin des 960 hPa de la tempête de 1999 whistle myopera smiley

Voilà le premier souci de l’indicateur d’étanchéité du pays du fromage : impossible de faire une mesure directe, il faut extrapoler à partir d’un panel de mesures dont l’une d’elle correspondant, déjà, à n50.

On réalise donc des mesures sous différentes dépressions (ou surpression). Lorsqu’on atteint 50 Pa, on obtient déjà la valeur n50, mais il faut accumuler suffisamment de points pour être à même de définir, de façon tendancielle, la valeur de Q4Pa-surf, utilisé dans nos réglementations thermiques millésime 2005 et 2012 maintenant.

extrapolation_Q4

Reprenons le graphique ci-dessus. J’effectue une première mesure sous 55 Pa de dépression et je relève un débit d’infiltrations de 520 m³/h. La seconde mesure me donne instantanément la valeur de n50 : le débit constaté est de 475 m³/h, mon volume protégé de 540 m³, cela me donne donc n50 = 475 /540 = 0,88 vol/h. Hop, c’est réglé pour celui-ci (cf. point rouge).

trimble_tx5_3d_laser_scannerNotons qu’avec un scanner 3D, on n’a même pas à calculer le volume protégé, on le mesure de la même manière que les débits. Mesurer plutôt que calculer, c’est un gain de temps bien sûr mais la plupart du temps de précision également !

Si l’on ramenait l’ensemble des fuites à un trou circulaire unique, ce dernier aurait un diamètre de 8cm. Ce même bâtiment avec une étanchéité réglementaire aurait un trou équivalent d’un diamètre de 25 cm.

Si mon bâtiment doit répondre d’une exigence selon la RT20xx, alors il me faut cumuler d’autres mesures pour ensuite tracer une courbe de tendance et en déduire le point d’intersection (trait horizontal magenta) avec l’axe X = 4 Pa. À partir du débit extapôlé, je divise par la somme de mes surfaces déperditives et j’obtiens Q4Pa-surf. C’est un peu plus long, évidemment, mais c’est aussi un beau nid à erreurs et je voudrais vous montrer pourquoi.bomb myopera smiley.

Exigence de la EN 13829 :
« Il y a lieu d’inclure dans le calcul les incertitudes de toutes les grandeurs utilisées pour le résultat final ».Comme l’incertitude globale n’a pas d’influence sur le respect des valeurs limites, on peut la calculer avec une méthode de calcul très simplifiée. L’incertitude globale (ou erreur h) sur les grandeurs obtenues, n50, q50, w50 se compose de l’erreur de mesure du débit sous 50 Pascals V50 (erreur f) et de l’erreur engendrée par le calcul de la valeur de référence (erreur g). Pour le calcul séparé des erreurs f et h on peut utiliser les formules suivantes :f=\sqrt{a^2+b^2+c^2+e^2+d^2}h=\sqrt{f^2+g^2}a [%] : Erreur sur la mesure de débit selon mesure du fabricant. Plage d’erreur : a = 4% à 7%.
b [%] : Erreur sur l’estimation du niveau de pression dans le bâtiment. Plage d’erreur : b = 1 à 5 % (par exemple b = 1 % pour des appareils de mesure électronique, b = 3 % pour des appareils analogiques).
c [%] : Erreur due à l’influence du vent. Cf. Tableau Annexe 4. Plage d’erreur : c = 0% avec absence de vent, c = 3 % par exemple par vent faible (plus de valeurs en Annexe 4).
d [%] : Erreur en raison de la pression barométrique du lieu. Plage d’erreur : d = 2 % si l’on donne la pression barométrique et absolue, d = 5% si l’on donne les conditions standards.
e [%] : Erreur en raison de l’absence de valeur moyenne. Plage d’erreur : e = 0% si on applique la moyenne des mesures en pression et en dépression. e = 7% si une seule mesure a été faite.
g [%] : Erreur sur le calcul de la surface ou le volume de référence. Cette erreur se compose de la marge tolérée entre les plans et la réalité ainsi que des doutes sur la bonne prise en compte des surfaces et des volumes. Plage d’erreur : g = 3% si estimation précise de  la dimension de référence, g = 6% si contrôle de la dimension de référence par échantillonnage, g = 12 % pour une évaluation du volume intérieur à partir du volume brut.

Tout part d’un fait tout simple : aucune mesure physique n’est parfaite, elle est toujours entachée d’erreur ! Reprenons le graphique précédent mais, pour que cela soit plus pédagogique, avec seulement 2 points et une erreur sur chacun de 3% sur la mesure des débits.

extrapolation_Q4_erreur3%Alors que précédemment, nous obtenions le débit sous 4Pa avec la précision d’un laser chirurgical, ici le faisceau s’élargit et perd en précision : le débit des infiltrations se situe quelque part entre 50 et 100 m³/h. left myopera smiley

À supposer également une erreur de 3% sur la mesure des surfaces déperditives et voilà que je peux estimer l’étanchéité à l’air de mon bâtiment Q4Pa-surf = 0,19 ± 0,06 m³/h/m².right myopera smiley

Un peu comme si je vous disais que je fais 1,80m à 54cm près…

Je vous rassure, les mesures sont effectuées avec un plus grand nombre de points avec une plus forte amplitude de pression (les logiciels ne laissent pas trop de libertés aux techniciens testeurs) et l’erreur est plus faible… en tout cas sur les débits !

Oui parce que je vous ai parlé de surfaces déperditives à plusieurs reprises sans m’y attarder. Revenons dessus.

Si le n50 ramène le débit des infiltrations sous 50 Pa au volume protégé par l’enveloppe testée, le Q4Pa-surf ramène le débit des infiltrations sous 4 Pa (obtenu par extrapolation comme montré ci-dessus) à la somme des parois froides ou parois déperditives, au sens de la réglementation. Ces parois froides, c’est l’ensemble des parois en contact avec l’extérieur, à l’exception des planchers bas.

Je ne sais pas si c’est bien clair pour vous mais avec une telle définition, je peux vous assurer que 3% d’erreur sur cette mesure est optimiste et qu’on peut bien s’accorder, facilement, entre 5 et 10% d’erreur. Je dis ça, je dis rien zip myopera smiley

Avec notre petit exemple précédent, en ramenant la précision des débits à 1%, et celle de la mesure des parois froides à 5%, nous ramenons la précision à 14% plutôt que 30%. Je fais 1,80m à 25 cm près…

Si, avec beaucoup de méticulosité, la mesure peut s’avérer précise, le procédé employé a une tendance forte à engendrer une importante perte de précision dès que le moindre paramètre souffre d’une marge d’erreur un tant soit peu élevée.

On pourrait s’interroger sur ce qui fait les marges d’erreur, de la façon dont on évalue les parois froides (et mes vide-sanitaires ?) à la manière de procéder à un échantillonnage (est-il pertinent ?) mais, à mes yeux, retenez surtout que la réglementation thermique française, en faisant le choix d’une évaluation de l’étanchéité dépendante d’un nombre importants de paramètres, cumule les risques d’erreurs et les imprécisions.

Pour preuve que ce choix est malvenu, il n’est pas rare de constater, in situ, pendant un test, qu’alors qu’un artisan rebouche une fuite, le n50 diminue (amélioration de l’étanchéité bien sûr) mais le Q4 remonte !!! mad myopera smiley

Si vous avez suivi l’explication un peu plus haut, vous aurez compris tout seul pourquoi : en abaissant la hauteur du point rouge, la pente de la courbe tendancielle diminue et le débit extrapolé à 4Pa est réévalué à la hausse suivi de la valeur Q4Pa-surf qui en dépend.drunk myopera smiley

Arrivé à ce stade de ce billet d’humeur, on peut légitimement se poser la question de l’intérêt de Q4Pa-surf.

Je vous avoue mon ignorance complète quant à l’historique de cet indicateur et au pourquoi de son existence. Évidemment, on peut penser que c’est un souci de réalisme, un bâtiment étant plus souvent exposé à un vent de 5km/h que de 35 km/h… Mais qui est à même de se représenter, qu’exposé à un vent de quelques kilomètres par heure, un bâtiment souffre d’infiltrations dont le débit est de 0,18 m³/h… par mètres carrés de surface déperditives ? Vous ? Pas moi en tout cas !

Il est, en revanche, aisé de se faire une idée mentale d’une perte représentant 90% du volume chaque heure sous un vent capable d’agiter la cîme des arbres.

Là où le bas blesse, encore, c’est que je ne connais pas de méthode de calcul des déperditions par renouvellement d’air qui ne se base pas sur n50 et qui adopte Q4Pa-surf d’emblée. Généralement, on use d’une transformation de ce dernier indicateur vers celui de la norme européenne avant tout calcul d’infiltrations annuelles moyennes… pour vous dire comme on cumule les erreurs…

Reconnaissons tout de même une qualité à Q4Pa-surf, il a le mérite de tenter de signer non pas l’étanchéité d’un bâtiment mais d’une paroi moyenne ! En effet, en donnant une valeur de débit de fuite par m² de façade, il vous donne une idée de la porosité moyenne des murs et du toit d’un bâtiment. Par exemple, si mon bâtiment affiche le même Q4Pa-surf mais des n50 très différents, cela signifie que les entreprises ont réalisé la même qualité de mise en œuvre mais que l’architecte, lui, a réussi à faire un bâtiment plus ou moins compact* ! wizard myopera smiley Finalement, si le n50 est le vrai indicateur d’étanchéité d’un bâtiment, le Q4Pa-surf, lui, est un indicateur de la compétence des entreprises à rendre étanche une unité de surface d’enveloppe… pour peu qu’on puisse se fier à sa valeur…

* Moins le bâtiment est compact, plus il est facile d’avoir un bon score en Q4Pa-surf alors que c’est l’inverse pour le n50.

Infiltrations selon EN13790

Infiltrations selon EN13790

La calculatrice « Infiltrations EN13790 » permet d’évaluer les entrées d’air parasites dans un bâtiment ventilé mécaniquement.

  • Vi : volume protégé,
  • APF-RT : Surface de parois froides au sens de la RT
    2005
    (parois en contact avec l’extérieur ou tout local non chauffé, hors
    plancher bas
    ),
  • Q4Pa-surf : débit de fuite sous 4 Pa,
  • Qv : débit d’air extrait mécaniquement.
Valeurs usuelles de Q4Pa-surf Perméabilité par défaut Bâtiment justifié dans le cadre de la démarche de qualité de l’étanchéité à l’air Bâtiment BBC-Effinergie
Logement
individuel
1.3 0.8 0.6
Logement
collectif,
bureaux, hôtels, restauration,
enseignement,
petits commerces,
établissements sanitaires
1.7 1.2 1*
Autres
usages
3 2.5

*usages d’habitation uniquement

Le débit d’infiltration incontrôlé vaut, selon EN13790 [éq. 1] : Q_{Vinf} = \frac{Vi \cdot n_{50} \cdot e}{1+\frac{f}{e}\left[\frac{Q_{Vsupply} - Q_{Vextract}}{Vi \cdot n_{50}}\right]^2}  où :

  • n50 est le débit de fuite sous 50Pa évalué à partir d’I4, Vi et A [éq. 3] : n_{50} =\frac{Q_{4Pa-surf}}{(\frac{4}{50})^{2/3} \times \frac{Vi}{A_{PF-RT}}}
  • f = 15,
  • e traduit l’exposition au vent :
    Protection contre le vent nulle moyenne forte
    e 0.1 0.07 0.04
  • QVsupply est le débit d’air insufflé mécaniquement,
  • QVextract est le débit d’air extrait mécaniquement.

La formule est simplifiée comme suit dans l’application, et donne un résultat en volume par heure [éq. 2] : Q_{Vinf} = \frac{n_{50} \cdot e}{1+\frac{f}{e}\left[\frac{\Delta Q_V}{n_{50}}\right]^2}

avec ΔQV qui est égal à zéro dans le cas d’une ventilation double-flux et égal à Qv (vol/h) sinon.

Utilisation

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Différence avec la EN12831

Avec la EN12831, les débits d’infiltrations sont évalués sans se soucier du type de ventilation. C’est à vous de déterminer si les infiltrations sont dominantes ou non en fonction du type et du débit de votre VMC !

Par exemple, on peut considérer que si le débit des infiltrations est faible par rapport au débit mécanique alors, les entrées d’air parasites se comportent comme de nouvelles entrées d’air de la VMC sans interférer.

Avec la EN13790, vous n’avez plus à vous préoccuper de mener cette analyse, elle fait en effet la distinction entre VMC double-flux (DF) et simple-flux (SF) et, mieux encore, elle permet de distinguer les régimes où les infiltrations sont parasites du régime où elles se comportent, plus ou moins, comme de nouvelles entrées d’air de la VMC SF.

On voit, dans l’exemple de la VMC SF ci-dessus, qu’il y a un passage à un régime linéaire avec Q4pa-surf > 2,0 m³/h/m² : quand l’étanchéité est mauvaise, les infiltrations occasionnent de plus fortes pertes calorifiques. En dessous de cette valeur, le débit des infiltrations n’est pas négligeable mais varie plus faiblement : les entrées parasites se comportent, pour partie, comme des entrées d’air classiques de la VMC DF.

On peut également constater que les infiltrations sont inférieures à 5% du volume par heure pour respectivement Q4pa-surf < 1,2 m3/h/m², dans le cas de la simple-flux, et < 0,2 m3/h/m² pour la double-flux. Ces valeurs sont connues : la première correspond à une démarche justifiée dans la RT, la seconde au critère d’étanchéité du passif.

En supposant une VMC SF, classique dans le BBC actuellement, la valeur de Q4pa-surf = 1,0 m3/h/m² nous donne une infiltration relative de 3% du vol/h, la seconde valeur BBC, Q4pa-surf = 0,6 m3/h/m², correspond à une infiltration de moins de 1% du volume par heure. La même étanchéité avec une ventilation double-flux occasionnerait resp. 29% et 17% du vol/h d’infiltrations. On comprend bien dès lors pourquoi le standard passif est plus exigeant que le label BBC : pas de maison « sans chauffage » sans un contrôle total des transferts aérauliques !

À propos de la compacité

Vous avez sans doute noté que l’outil présente plusieurs valeurs caractérisant la compacité du bâtiment. Vous retrouverez la valeur Vi/A (utilisée par le CETE notamment) ainsi que son inverse A/Vi, plus classique.

Depuis la version 1.9, vous retrouvez également un facteur de forme adimensionnel (sans unité donc) qui vous permet de comparer des bâtiments de taille très différente sans favoriser celui qui affiche les plus grandes dimensions. Pour ce faire, le calcul s’effectue comme précédemment, mais en en considérant une surface déperditive élevée à la puissance 3/2 pour lui donner la même dimension que le volume.

Le résultat est ensuite comparé à celui d’une sphère (qui vaut ~1) puis affiché sous forme d’un pourcentage dans les dernières versions.

Une échelle personnelle vous permettra de juger de la performance du bâtiment. Du fait de la non prise en compte du plancher bas dans la valeur APF-RT, ne soyez pas étonné d’obtenir un pourcentage négatif, soyez-en plutôt fier, c’est un exploit 🙂

Meilleure performance
Cf=-29 %/sphère ⚠ Limite inférieure : cas d’un igloo
Cf=-10 %/sphère Compacité très forte : géométries cylindriques
Cf=0 %/sphère Compacité de référence, celle d’une sphère
Cf=+5 %/sphère Compacité d’un « pavé d’or »
Cf=+10 %/sphère Compacité de deux cubes collés
Cf=+50 %/sphère Compacité d’un cube
Pire performance

Aidez-moi à mettre au point une notation adaptée de la compacité en répondant au questionnaire suivant !


Merci à Nicolas de Nowatt pour m’avoir indiqué et documenté sur cette norme !
Merci à Armand Dutreix pour son coefficient de forme 😉
Crédit images :
With the wind by ~lincochuan,
icon Wind_Flag_Storm by Icons Land

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