Stratégie de conception et de réalisation d'une isolation par l'intérieure > Validation des performances hygrothermiques des parois

Méthode Glaser

Jusqu’il y a peu, le risque de condensation interne s’analysait uniquement avec la méthode dite de «Glaser». Cette méthode considère que le régime hygrothermique auquel est soumis la paroi est statique (la température et l’humidité de part et d’autre restent constantes dans le temps). La paroi doit être rejetée si la courbe de pression partielle de vapeur d’eau, notée pv, croise la courbe de pression de saturation, notée pvs, comme illustré sur la figure ci-contre. Cette méthode est rapide et ne demande de connaître que la conductivité thermique λ [W/mK] et la résistance à la diffusion de vapeur d’eau µ [-] des matériaux qui composent la paroi. Ces données sont largement disponibles dans la littérature.





Le grand avantage de la méthode de Glaser, qui reste très utilisée en pratique, est de donner une réponse binaire : si aucune condensation n’est prévue, il n’y a aucun risque. Cette méthode est par contre considérée comme trop sécuritaire, car si des condensations sont annoncées, le risque est encore incertain. De nombreuses configurations de parois doivent être rejetées alors qu’elles ne présentent pas de risque en pratique. C’est notamment le cas avec de nombreuses configurations d’isolation par l’intérieur.

Les principales limites de cette méthode sont d’être exclusivement statique et de ne pas considérer les transferts (absorption et redistribution) et le stockage d’eau liquide dans les pores du matériau. En fait, elle ne prend donc pas en compte les effets de la pluie, du soleil (ou du vent), qui sont pourtant significatifs du point de vue du comportement hygrothermique et de la durabilité (dans le temps) du composant.

Certaines méthodes ont été dérivées de la méthode de Glaser et permettent d’obtenir plus d’information sur les quantités de condensats et la répartition des éventuelles condensations dans le temps. Elles permettent donc de vérifier la durée du séchage initial et de distinguer les condensations éphémères, qui se résorbent rapidement, des condensations rémanentes, qui s’accumulent au cours du temps. L’illustration ci-dessous montre le type de résultats qu’on peut obtenir avec le logiciel GLASTA® développé par Physibel. Le graphique reprend la notion de teneur en eau limite selon le matériau (courbes A, B et C). L’interprétation des résultats sur base de ces limites est délicate étant donné que la méthode présente les mêmes caractéristiques que la méthode de Glaser (calcul statique, pas de transfert d’eau liquide, pas de prise en compte de la pluie, du soleil...).

Logiciels dynamiques couplant chaleur et humidité

Depuis plus de quinze ans, de nombreux modèles à une dimension se sont développés pour évaluer le comportement des parois multicouches soumises à un régime climatique dynamique. Ils permettent donc d’intégrer la variabilité des apports solaires, l’effet de la pluie battante, le contre-rayonnement de la voûte céleste et parfois même l’effet du vent. La dynamique des flux de chaleur (transfert et stockage) y est combinée à celle des flux d’humidité, ce qui permet de considérer leurs interactions mutuelles et l’effet de celles-ci sur les performances d’ensemble des parois.

Le logiciel WUFI®Pro est sans doute le plus convivial, mais on peut aussi citer des logiciels comme Delphine, MOIST, MATCH… qui ont chacun leurs spécificités (notamment sur la modélisation du transfert et du stockage de l’humidité). Ces logiciels donnent généralement des résultats relativement équivalents qui sont bien sûr beaucoup plus proches de la réalité que les modèles statiques utilisés jusqu’alors. Néanmoins, leur utilisation est plus complexe et l’encodage peut être long. De plus, les licences d’utilisation sont souvent parfois chères.

En parallèle à ces logiciels à une dimension, il peut y avoir un intérêt à utiliser des logiciels multizones qui permettent d’étudier l’évolution des conditions intérieures selon le climat extérieur et le type d’enveloppe. Malheureusement, les logiciels de ce type qui couplent la dynamique des transfert et stockage de chaleur et d’humidité sont encore rares. Le logiciel WUFI®Plus semble à nouveau être le plus convivial. Remarquons enfin que le logiciel, WUFI®Bio, permet d’interpréter les résultats des logiciels de la gamme WUFI®, pour analyser en détail les risques en termes de croissance de moisissures d’une paroi, sur bases des caractéristiques de nombreux types de moisissures (vitesse de croissance, temps de survie…).

Normes pour éviter les risques de condensation

Deux normes importantes ont été définies, respectivement en Allemagne (DIN 4108-3:2001) et en Angleterre (BS 5250:2002), pour donner aux praticiens le moyen d’éviter les risques de condensation dans les parois qu’ils conçoivent d’une manière moins sécurisée qu’avec la méthode de Glaser. Elles se basent sur la répartition de la perméabilité à la vapeur des différentes couches qui composent la paroi. Le détail de ces normes dépasse le cadre de ce guide mais à titre d’exemple, présentons brièvement le garde-fou que constitue la norme anglaise.

La norme BS 5250:2002 propose de choisir un parement intérieur ayant un Sd cinq fois supérieur à celui du parement extérieur, c’est ainsi qu’on l’appelle souvent la règle du « 5 pour 1 ». La couche intérieure doit toutefois avoir un Sd minimal de 1 m. Remarquons que dans le cas d’une isolation par l’intérieur d’un mur en brique, la valeur de Sd à utiliser du côté extérieur est celle de l’ensemble constitué par le mur et de son revêtement extérieur. Dans ce cas, le calcul conduit presque toujours à rajouter une membrane relativement fermée à la vapeur ce qui n’est pas toujours la solution idéale en pratique. Il semble dès lors favorable d’utiliser une autre méthode de validation quand on veut isoler par l’intérieur un mur maçonné.

WTA 6-4

Le cas de l’isolation par l’intérieur des maçonneries existantes demande en fait une méthodologie spécifique. Ainsi, le WTA, association internationale pour la science et la technologie de la maintenance des bâtiments et la préservation du patrimoine, a édité en mai 2009 un « guide de planification » (disponible uniquement en allemand) qui est le premier d’une série consacrée à l’isolation thermique par l’intérieur.

Cette fiche technique, WTA 6-4, propose un diagramme innovant pour valider le choix du système d’isolation. Celui-ci croise la performance énergétique du système d’isolation appliqué sur le mur existant avec sa valeur Sd et permet de juger de la validité du système d’isolation choisi selon la capacité d’absorption du support sur lequel il est appliqué. Cette prise en compte de la capacité d’absorption du support est particulièrement innovante. Remarquons cependant que le verdict ne peut être considéré comme valide que sous certaines conditions :

• pas de pénétration d’eau de pluie (protection, hydrofuge…)
• le mur initial a une résistance thermique d’au moins R ≥ 0.39 m²K/W
• l’ambiance intérieure a une charge d’humidité normale (selon WTA 6-2)
• la température moyenne à l’extérieur est T_moy.ext ≥ 7 °C
• l’amélioration thermique est ΔR ≤ 2,5 m²K/W pour un support absorbant, ou ΔR ≤ 2 m²K/W si le support est peu absorbant

Ainsi, si cette méthode permet de choisir plus précisément le système d’isolation par l’intérieur, elle reste assez contraignante, et ne peut être appliquée à tous les cas rencontrés en pratique.

Outil ISOLIN

Ce logiciel permet une validation rapide d’une multitude de parois, en se basant sur une base de données de résultats constituée par de nombreuses simulations dynamiques complètes réalisées avec le logiciel WUFI®Pro 4.2 . Il faut bien sûr s’assurer que les matériaux et les conditions climatiques du cas que l’on veut analyser correspondent bien à ceux utilisés pour les simulations.