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Les noeuds constructifs
Journée d’étude PEB Passif 2015
CCB-C
30 mai 2013
Antoine Tilmans
Laboratoire “Caractéristiques énergétiques” – CSTC
Avec le support de la guidance technologique ‘éco-construction et développement durable’ de la Région de Bruxelles-Capitale subsidiée par l’Institut Bruxellois pour la Recherche et l’Innovation (InnovIRIS)
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Contenu
◘ Ponts thermiques et noeuds constructifs
◘ Calculs des ponts thermiques
◘ Noeuds constructifs et PEB
◘ Quelques noeuds à la loupe
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Les déperditions thermiques d’un bâtiment
Déperdition parois (1D) : Dépendent de : - valeurs U - surfaces - environnements
Déperdition noeuds constructifs (2D ou 3D) : - jonctions entre les parois - interruption de la couche isolante
+
lkbkψe,kk
+ blχe,ll
W
K AibiUi
k
surface
facteur lié à l’environnement (cave, VV,etc.)
valeur U
déperdition linéique déperdition ponctuelle
longueur
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Les ponts thermiques
Définition
“ Endroits de l’enveloppe où le transfert de chaleur se
produit en 2 ou 3 dimensions. A ces endroits on peut
avoir non seulement une perte de chaleur plus élevée,
mais également une température de surface intérieure
plus faible que les éléments adjacents pendant la
période de chauffe.”
1D
1D
2D
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Les ponts thermiques
Différents types…
- Ponts thermiques géométriques
Angles, baies de fenêtres,...
- Ponts thermiques structurels
Colonnes, balcon, ancrages,...
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Les noeuds constructifs
Définition
…
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Les noeuds PEB-conformes
Fig.2
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Les noeuds constructifs : autres options
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A vérifier à l’aide d’un calcul numérique validé :
- suivant NBN EN ISO 10211
- par un fabricant, une base de donnée, un calcul personnel, etc
Les noeuds PEB-conformes
Option B : Valeurs Ψ limites
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Calcul des nœuds constructifs
◘ Flux de chaleur homogène unidimensionnel
Pas de correction 2D
Ye = 0,000 W/mK
qi qe
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Calcul des nœuds constructifs
◘ Exemple d’une colonne en béton dans un mur creux
Interruption de l’isolant
l1 – U1
U1 = 0.22W/m²K
Ye = 0,995 W/mK
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Calcul des nœuds constructifs
◘ Angle sortant
Les déperditions au niveau du coin sont surestimées en calcul 1D
valeur ye négative = conséquence des conventions de mesurage
(dimensions extérieures)
Effet géométrique
8cm isolant U1 = U2 = 0.30 W/m²K
L 1,e
– U
1
L2,e – U2
Ye = - 0,124 W/mK
Y
mK
WLULU
TTee
ei
De ,22,11
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Calcul des nœuds constructifs
Interpétation des valeurs Ψ
CONSÉQUENCE De par leur dépendance à la géométrie, les valeurs Ψ et χ ne sont pas à interpréter comme des valeurs U
Des valeurs Ψ et χ peuvent être négatives Une petite valeur Ψ ou χ n’annonce pas nécessairement un détail à pont thermique négligeable
Exemples de valeurs pour une angle sortant (NBN EN ISO 14683) :
Isolation extérieure
Dimensions extérieures :
Dimensions intérieures :
Isolation intérieure
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Calcul des nœuds constructifs
Outils disponibles
HEAT2
BISCO
Therm
TRISCO
, etc.
KOBRA www.cstc.be/go/kobra
Téléchargeable gratuitement sur le site du CSTC Base de données de détails disponibles
Logiciel gratuit !
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Les noeuds à la loupe
faîte de toiture
percements
Toiture-pignon
Mur extérieur - menuiserie
acrotère
pied de mur
mur ext. – mur int.
seuil de porte
mur ext. – plancher intermédiaire
mur ext. – toiture à versant
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Les noeuds à la loupe
Jonction en pied de mur
pied de mur
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Pied de mur – construction massive
Commentaires: •Attention à l’étanchéité à l’eau !
Points d’attention: •Pont thermique évité via le placement d’un bloc isolant •Solution avec membrane d’étanchéité à l’air – mise en œuvre pas évidente •Collage au béton et à la maçonnerie – propreté – humidité
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Pied de mur
Ψe = -0.02 W/mK
U1 = 0.13 W/m²K
U2
= 0
.16
W/m
²K
Ψe = 0.09 W/mK Si pas de bloc isolant :
Architecte : A2M Promoteurs : T&P + Holcim
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Pied de mur
Eléments de maçonnerie isolant
◘ Différentes solutions techniques existent
Verre cellulaire
Béton cellulaire
Blocs isolants
en terre cuite
Sytèmes composites
béton + isolant
Béton léger MAIS pour les blocs non-homogènes : Quelle conductivité thermique? Quel critères PEB? … à clarifier par les Régions.
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Les noeuds à la loupe
Les jonctions avec les fenêtres
Mur extérieur - menuiserie
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Jonctions avec les fenêtres
Conventions de mesurage PHPP et PEB
dimension PHPP
dimension PEB
Source : vademecum PHPP
Les conventions de mesurage ont un impact important sur les valeurs Ψ !
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Les jonctions avec les fenêtres
Exemple de détail de seuil pour un bâtiment passif
Architecte : A2M Promoteurs : T&P + Holcim
Uw = 0.16 W/m²K
Uf = 0.8 W/m²K
Ψe = 0.032 W/mK Ψe = 0.028 W/mK
Verre cellulaire Béton cellulaire
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Positionnement optimal des fenêtres
◘ 2 cas considérés (pour une épaisseur d’isolation constante)
Avec retour d’isolant sur la menuiserie
Sans retour d’isolant sur la menuiserie (à ne pas faire !)
Isolation par l’extérieur : joues de fenêtres
d
d=0cm d=10cm d=20cm
Uw = 0.13 W/m²K
Uf =
1.2
W/m
²K
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-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0 5 10 15 20 25 30 35
Val
eu
r P
si (
W/m
K)
Position du châssis par rapport à l'extérieur (cm)
PEB - Psi [W/mK] - Avec retour
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0 5 10 15 20 25 30 35
Val
eu
r P
si (
W/m
K)
Position du châssis par rapport à l'extérieur (cm)
PEB - Psi [W/mK] - Avec retour
PHPP - Psi [W/mK] - Avec retour
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0 5 10 15 20 25 30 35
Val
eu
r P
si (
W/m
K)
Position du châssis par rapport à l'extérieur (cm)
PEB - Psi [W/mK] - Avec retour
PHPP - Psi [W/mK] - Avec retour
PEB/PHPP - Psi [W/mK] - Sans retour
Positionnement optimal des fenêtres
Isolation par l’extérieur
Résultat calculé pour 30cm d’isolation et une maçonnerie de 14cm
contact avec le mur porteur
Zone optimale = fenêtre posée au milieu de l’isolant mais la courbe est assez plate. La performance diminue lorsque la fenêtre entre en contact avec le mur porteur.
Valeur limite pour le critère PEB ye pour ce nœud
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Les noeuds à la loupe
Rive de toiture à versant
Toiture-pignon
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Rive de toiture à versant
Evolution et impact sur les déperditions thermiques
f = 0.79 ye = -0.033 W/mK
Blocs terre-cuite
f = 0.66 ye = 0.278 W/mK
Blocs béton
Source : CSTC contact 32 (4/2011)
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Rive de toiture à versant
Isolation entre chevrons Points d’attention: •Réaliser une boucle avec le pare-vapeur pour éviter des contraintes pouvant engendrer des déchirures •Longueur du lé de pare-vapeur suffisante pour assurer un lien étanche avec le plafonnage •Longueur des vis de fixation de la finition ! •Eviter l’installation de spots encastrés •S’il est possible de réaliser un test d’infiltrométrie d’orientation, placer la plaque de plâtre après celui-ci •Performance acoustique dépend de la finition intérieure + position du premier chevron
Ψe = -0.028 W/mK
Ur = 0.16 W/m²K
Uw
= 0
.13
W/m
²K
8 c
m
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Rive de toiture à versant
Toiture sarking
sou
rce
Commentaires: •Solution surtout intéressante en rénovation •Au vu du type d’isolant utilisé, cette solution n’est pas toujours performante acoustiquement importance de la finition intérieure Points d’attention en construction neuve: •Hauteur du bloc porteur à régler •Pare-vapeur à laisser en attente pour raccordement ultérieur à l’enduit mural •Raccord sec-humide
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Les noeuds à la loupe
Acrotère
acrotère
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Acrotère
Points d’attention
Commentaires: •Etanchéité à l’air assez facile à traiter en construction lourde et toiture chaude en comparaison avec le même détail réalisé en toiture légère •La composition en toiture lourde est favorable pour les performances acoustiques
Points d’attention: •Remplir les alvéoles des hourdis •Raccord « bloc porteur – hourdis » à soigner •Choix du bloc isolant à adapter selon l’isolation de la toiture et du mur (critère de la résistance minimale en PEB) •Attention à la remontée d’étanchéité à l’eau – 15cm
Source : NIT 244
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Journée d’étude PEB « passif » 2015 - Les nœuds constructifs - 30/05/2013 - Page 31
Acrotère
◘ Pas de traitement du nœud constructif
◘ Interposition d’un bloc isolant
Béton cellulaire : 15cm/20cm/25 cm
Verre cellulaire : 5cm/10cm
◘ Acrotère isolé
Complètement emballé
Hypothèses du calcul : Utoiture = 0.14 W/m²K Umur = 0.13 W/m²K verre cellulaire : λUi = 0.05 W/mK beton cel. : λUi = 0.125 W/mK
Différentes solutions de coupure thermique
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0.09
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
Acrotère sanscoupure thermique
Acrotère isolé Bloc béton cellulaire15cm
Bloc béton cellulaire20cm
Bloc béton cellulaire25cm
Bloc verre cellulaire5cm
Bloc verre cellulaire10cm
Val
eur
psi
[W
/mK
]
0.09
0.007
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
Acrotère sanscoupure thermique
Acrotère isolé Bloc béton cellulaire15cm
Bloc béton cellulaire20cm
Bloc béton cellulaire25cm
Bloc verre cellulaire5cm
Bloc verre cellulaire10cm
Val
eur
psi
[W
/mK
]
0.09
0.007 0.006
-0.003 -0.006
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
Acrotère sanscoupure thermique
Acrotère isolé Bloc béton cellulaire15cm
Bloc béton cellulaire20cm
Bloc béton cellulaire25cm
Bloc verre cellulaire5cm
Bloc verre cellulaire10cm
Val
eur
psi
[W
/mK
]
0.09
0.007 0.006
-0.003 -0.006
0.005
-0.022
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
Acrotère sanscoupure thermique
Acrotère isolé Bloc béton cellulaire15cm
Bloc béton cellulaire20cm
Bloc béton cellulaire25cm
Bloc verre cellulaire5cm
Bloc verre cellulaire10cm
Val
eur
psi
[W
/mK
]
Acrotère
Comparaison des solution d’isolation (valeurs Ψe)
Valeur limite pour le critère PEB ye pour ce nœud
Exemple de nœud conforme selon les règles de base mais non conforme via la voie ‘calcul numérique’
Exemple de nœud conforme via la voie ‘calcul numérique’ mais non conforme suivant les règles de base
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Journée d’étude PEB « passif » 2015 - Les nœuds constructifs - 30/05/2013 - Page 33
Merci de votre attention !
Antoine Tilmans
CSTC
Centre Scientifique et Technique de la Construction
Avenue Pierre Holoffe, 21
1342 Limelette
Belgique
www.cstc.be