Isolation thermique durable des bâtiments existants
Choix multicritères . Manuel pratique
Jean-Pierre Moya
Editions Le Moniteur
Mode d'emploi du tableau synoptique7
Sommaire19
Préface21
Avant-propos23
Sigles et acronymes25
Introduction27
Chapitre 1 Comportement des bâtiments : matériaux constitutifs et environnement33
1.1 Fonctionnement du bâtiment : importance du diagnostic préalable
34
1.2 Bâtiments et environnement
34
1.3 Enveloppe du bâtiment
34
1.4 Caractéristiques des matériaux
37
Chapitre 2 Identification des différentes typologies constructives du bâti existant39
2.1 Murs
40
2.1.1 Murs en terre crue40
2.1.2 Murs en pierres40
2.1.2.1 Roches magmatiques41
2.1.2.2 Roches sédimentaires41
2.1.2.3 Roches métamorphiques41
2.1.3 Murs en bois42
2.1.4 Murs en briques de terre cuite43
2.1.5 Murs en béton43
2.2 Toitures et couvertures
44
2.2.1 Toitures inclinées (bois)44
2.2.2 Planchers des combles non aménagés44
2.2.3 Toitures plates44
2.2.3.1 Toiture plate chaude44
2.2.3.2 Toiture plate chaude inversée45
2.2.3.3 Toiture plate combinée45
2.2.3.4 Autres types de toitures plates45
2.3 Sols
47
Chapitre 3 Méthode de diagnostic adaptée à l'optimisation thermique des bâtiments existants67
3.0 Étape 0. Recueil des informations
69
3.1 Étape 1. Le bâtiment dans son environnement proche
70
3.1.1 Analyse du bâtiment dans le site70
3.1.2 Intérêt de l'analyse du bâtiment dans le site et précisions sur les outils70
3.1.2.1 Localisation70
3.1.2.2 Emplacement70
3.1.2.3 Diagramme solaire70
3.1.2.4 Diagramme d'éclairement énergétique70
3.1.2.5 Données hygrothermiques liées au site70
3.1.2.6 Vent70
3.1.2.7 Ensoleillement72
3.1.2.8 Utilisation des données climatiques72
3.2 Étape 2. Critères morphoénergétiques
78
3.2.1 Analyse du bâtiment selon des critères morphoénergétiques78
3.2.2 Intérêt de l'analyse morphoénergétique - Outils à utiliser78
3.2.2.1 Forme, compacité et taille du bâtiment78
3.2.2.2 Orientation, exposition, masque solaire et rapport de surface78
3.2.2.3 Enveloppe, mitoyenneté, exposition au vent78
3.2.2.4 Usages79
3.3 Étape 3. Contraintes d'intervention
80
3.3.1 Relevé des freins à la mise en place d'une isolation80
3.3.2 Analyse du bâtiment en fonction d'éléments susceptibles d'empêcher la mise en place d'une ITE/ITI80
3.3.2.1 Repérer les éléments architecturaux spécifiques80
3.3.2.2 Identifier les contraintes techniques80
3.3.2.3 Maintenir les signes des pathologies visibles80
3.4 Étape 4. Distribution et caractéristiques des espaces
82
3.4.1 Dresser la cartographie des espaces82
3.4.2 Ajuster la cartographie des espaces au diagnostic des besoins82
3.5 Étape 5. Analyse du confort ressenti et du confort programmé
83
3.5.1 Analyse du confort ressenti83
3.5.2 Distinction des différents types de confort83
3.6 Étape 6. Principes des solutions de rénovation thermique
85
3.6.1 Repérage des matériaux constituant les parois85
3.6.2 Conception architecturale85
Chapitre 4 Étude de cas : application de la méthode de diagnostic thermique89
4.0 Étape 0. Recueil des informations
90
4.1 Étape 1. Le bâtiment dans son environnement proche
90
4.1.1 Le diagramme ombrothermique94
4.1.1.1 Analyse des précipitations : régime des pluies94
4.1.1.2 Analyse des températures94
4.1.1.3 Conclusion (partielle)94
4.1.2 L'évolution mensuelle des températures d'air95
4.1.2.1 Analyse du diagramme95
4.1.2.2 Conclusion (partielle)96
4.1.3 Les humidités relatives97
4.1.3.1 Analyse du diagramme97
4.1.3.2 Conclusion (partielle)101
4.1.4 Exposition du site et du bâtiment au vent101
4.1.4.1 Confort selon les saisons101
4.1.4.2 Conclusion (partielle)102
4.1.5 Ambiance bioclimatique102
4.1.5.1 Valeurs moyennes des maximales et des minimales des températures et humidités relatives103
4.1.5.2 Conclusion (partielle)106
4.1.6 Diagramme solaire106
4.1.6.1 Le masque solaire106
4.1.6.2 Diagramme des masques solaires106
4.1.6.3 Conclusion (partielle)107
4.2 Étape 2. Critères morphoénergétiques
107
4.2.1 Le coefficient de forme107
4.2.2 Conclusion (partielle)109
4.3 Étape 3. Contraintes d'intervention
110
4.3.1 Synthèse des contraintes110
4.3.2 Conclusions (partielles) et pistes d'amélioration110
4.4 Étape 4. Distribution et caractéristiques des espaces
112
4.4.1 Cartographie des espaces112
4.4.1.1 Problématique centrale112
4.4.1.2 Problématiques subsidiaires112
4.4.2 Conclusion (partielle)114
4.4.2.1 Lumière naturelle114
4.4.2.2 Enveloppe du bâtiment114
4.5 Étape 5. Analyse du confort ressenti et du confort programmé
115
4.5.1 Problématique centrale115
4.5.1.1 Evaluation du déphasage et de l'amortissement du mur extérieur sud115
4.5.1.2 Expression graphique116
4.5.2 Problématiques subsidiaires116
4 5.2.1 Comment peut-on réduire, voire effacer, l'effet de paroi froide ?116
4.5.2.2 A-t-on intérêt à isoler tous les murs ?116
4.5.2.3 Que peut-il bien se passer si l'on isole le côté intérieur ?118
4.6 Étape 6. Principes de solutions de rénovation thermique
119
4.6.1 Première sélection (large)119
4.6.2 Seconde sélection (critères resserrés)121
Chapitre 5 Choix multicritères des isolants thermiques en fonction de la nature des parois123
5.1 Fonctions hygrothermiques des parois opaques susceptibles de recevoir une isolation thermique
124
5.1.1 Stopper tout flux d'air124
5.1.2 Arrêter, réguler ou faciliter les flux d'humidité potentiels (selon les systèmes constructifs)125
5.1.2.1 Remontées capillaires (humidité ascensionnelle)125
5.1.2.2 Infiltrations d'eau de pluie125
5.1.2.3 Condensation de vapeur d'eau dans la masse des parois (condensation interstitielle)125
5.1.2.4 Condensation superficielle125
5.1.3 Limiter les flux thermiques126
5.1.4 Proposer du côté intérieur une paroi lourde effusive ou, au contraire, un parement à faible effusivité128
5.2 Caractéristiques techniques des isolants thermiques
128
5.2.1 Critères thermiques128
5.2.1.1 Masse volumique (ρ)128
5.2.1.2 Coefficient de conductivité thermique (λ)129
5.2.1.3 Chaleur spécifique (c)130
5.2.1.4 Épaisseur (e)130
5.2.1.5 « Carte d'identité thermique » des matériaux130
5.2.2 Critères hygrométriques131
5.2.2.1 Caractère hydrophile131
5.2.2.2 Facteur de résistance à la diffusion de vapeur d'eau (μ)131
5.2.2.3 Coefficient d'absorption d'eau (A) et coefficient de transport d'eau liquide par redistribution (Dww)131
5.2.2.4 Comportement hygroscopique133
5.2.2.5 « Carte d'identité hygrométrique » des matériaux133
5.2.3 Autres critères influençant la performance thermique ou la pérennité des isolants133
5.2.3.1 Perméabilité (sensibilité) plus ou moins importante aux flux d'air133
5.2.3.2 Imputrescibilité, résistance aux moisissures et micro-organismes134
5.2.3.3 Sensibilité à l'eau, aspect plus ou moins altérable ou résilient134
5.2.3.4 Réaction au feu des isolants134
5.2.3.5 Sensibilité au tassement135
5.2.3.6 Sensibilité aux insectes et aux rongeurs136
5.3 Confort acoustique et qualité sanitaire
136
5.3.1 Acoustique136
5.3.1.1 Indices de performance acoustique des produits137
5.3.1.2 Incidence des isolants thermiques sur la performance acoustique des parois137
5.3.2 Aspect sanitaire, qualité de l'air intérieur137
5.4 Approche environnementale
138
5.4.1 Impact sur le changement climatique139
5.4.2 Bilan de l'énergie du procédé139
5.4.3 Epuisement des ressources naturelles (non énergétiques)140
5.4.4 Durée de vie (typique)140
5.4.5 Bilan « Gestion de fin de vie »140
5.5 Développement durable
140
5.6 Critères financiers : coûts du matériau, frais de mise en oeuvre, aides
141
5.7 Notion d'adaptation à l'usage et mise en oeuvre
141
5.7.1 Certification Acermi141
5.7.2 Avis d'experts et procédures d'appréciation142
5.7.3 Documents de référence143
5.7.3.1 Documents spécifiques aux murs et parois verticales143
5.7.3.2 Documents spécifiques aux toitures et combles146
5.7.3.3 Documents spécifiques aux toitures-terrasses148
5.7.3.4 Documents spécifiques aux planchers et soubassements149
5.8 Situation vis-à-vis de l'assurabilité professionnelle
149
5.9 Hiérarchisation des critères pour un choix raisonné
150
5.10 Synthèse des critères de choix des isolants
153
5.10.1 Colonne n° 1. Masse volumique ρ (kg/m3)153
5.10.2 Critères thermiques153
5.10.2.1 Colonne n° 2. Conductivité thermique λ (W/m.K)153
5.10.2.2 Colonne n° 3. Chaleur spécifique c (J/kg.K)153
5.10.3 Critères hydriques153
5.10.3.1 Colonne n° 4. Facteur de résistance à la diffusion de vapeur d'eau μ (sans unité)153
5.10.3.2 Colonne n° 5. Comportement capillaire154
5.10.3.3 Colonne n° 6. Teneur en eau de référence w80 (kg/m3)154
5.10.4 Autres critères affectant la vulnérabilité154
5.10.4.1 Colonne n° 7. Sensibilité aux flux d'air154
5.10.4.2 Colonne n° 8. Sensibilité à l'eau. Putrescibilité / Altérabilité154
5.10.4.3 Colonne n° 9. Réaction au feu155
5.10.4.4 Colonne n° 10. Type de pose et sensibilité au tassement155
5.10.4.5 Colonne n° 11. Sensibilité aux rongeurs155
5.10.5 Acoustique et qualité sanitaire155
5.10.5.1 Colonne n° 12. Aspect acoustique155
5.10.5.2 Colonne n° 13. Aspect sanitaire - Etiquette « Emissions dans l'air intérieur »155
5.10.6 Impact environnemental155
5.10.6.1 Colonne n° 14. Impact sur le changement climatique155
5.10.6.2 Colonne n° 15. Énergie consommée par le procédé - Énergie grise155
5.10.6.3 Colonne n° 16. Épuisement des ressources non énergétiques156
5.10.6.4 Colonne n° 17. Durée de vie typique156
5.10.6.5 Colonne n° 18. Fin de vie - Séparativité156
5.10.6.6 Colonne n° 19. Fin de vie - Potentiel de valorisation156
5.10.7 Colonne n° 20. Coûts d'investissement - Aides potentielles156
5.10.8 Conditionnement et utilisations157
5.10.8.1 Colonne n° 21. Conditionnement usuel157
5.10.8.2 Colonne n° 22. Utilisations courantes157
5.10.9 Colonne n° 23. Référencement « produits génériques »157
5.11 Choix des systèmes et matériaux isolants thermiques les plus adaptés
157
5.12 Exemple d'utilisation pratique du tableau Excel multicritères
158
5.12.1 Calcul du coefficient de transmission thermique surfacique U158
5.12.2 Critères de choix applicables à l'isolant159
5.12.2.1 Critère thermique159
5.12.2.2 Autres critères de l'isolant162
5.12.2.3 Risques de condensation163
Chapitre 6 Fiches techniques171
Annexes237
Références et bibliographie281
Index285