Physique du Bâtiment III – Cours 6 Planning du cours Physique du Bâtiment III: Les parties opaques de l’enveloppe Cours Date Matière du cours 1 19 septembre Flux de chaleur, valeur U 2 26 septembre Isolation des murs, bilan thermique net 3 3 octobre Ponts thermiques, pertes vers le sol 4 10 octobre Condensation superficielle 5 17 octobre Flux de vapeur, méthode de Glaser 6 ← 24 octobre Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours 7 31 octobre Résumé/Questions & TEST 8 7 novembre Réflexion / absorption du son, isolation acoustique 9 14 novembre Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs 10 21 novembre Protection contre les bruits de choc, installation techniques 11 28 novembre Thermocinétique 12 5 décembre Les 4 parties sont: Physique de la fenêtre Bilan énergétique Eclairage naturel Eclairage artificiel Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Retour sur l’Exercice Série 5 - Flux de vapeur avec condensation Zone de condensation déterminée par la méthode de Glaser 𝑝(𝑥) 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑖→𝑐𝑖 = 0.13 0.07 1520−1100 =780 mg h⋅ m 2 𝑝 𝑣𝑎𝑝 (𝑥) 1520 Pa 1100 Pa 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑒→𝑒 = 0.13 0.13 700−200 700 Pa =500 mg h⋅ m 2 200 Pa 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑖→𝑐𝑖 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑒→𝑒 Ce qui condense dans le mur: Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant 𝑔 𝑐 ≐ 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑖→𝑐𝑖 −𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑒→𝑒 7 cm 13 cm ci ce =280 mg h⋅ m 2 𝑥 zone de condensation Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Rappel - Règles en matière de condensation dans les parties opaques Dans la zone de condensation, pas de matériau présentant des risques de corrosion, de moisissure ou de décomposition. En hiver, la quantité d’eau condensée <1 g h⋅ m 2 Sur tout l’hiver, la quantité d’eau condensée <500 g m 2 Quantité d’eau se résorbant durant l’été > quantité d’eau se condensant durant l’hiver Dans les toitures chaudes, elle ne doit pas excéder sur tout l’hiver 10 g m 2 dans la zone comprise entre la couche d’isolation et celle d’étanchéité La barrière de vapeur doit toujours se trouver du côté chaud 3 objectifs: Déterminer le flux de vapeur à travers une partie opaque Déterminer une zone de condensation potentielle Déterminer la quantité d’eau condensée pour vérifier les normes Source: Soprema AG, toiture chaude avec EPS et végétalisation extensive (pare-vapeur, isolant, étanchéité) Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Condensation sur l’hiver Eau condensée dans le mur: 𝑔 𝑐 =𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑖→𝑐𝑖 −𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑒→𝑒 = 280 mg h⋅ m 2 < 1 g h⋅ m 2 ⇒ OK! par heure 2ème règle Eau condensée dans le mur sur l’hiver: 𝐺 𝑐 =280 mg h⋅ m 2 ⋅ 24 h 1 j ⋅60 j =403.2 g m 2 < 500 g m 2 ⇒ OK! hiver Suisse 3ème règle Quantité d’eau se résorbant durant l’été > quantité d’eau se condensant durant l’hiver 4ème règle Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant Comment déterminer la quantité d’eau qui se résorbe pendant l’été? Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Assèchement ou désorption estivale, une vérification de la 4ème règle Hypothèses: 𝜃 𝑒 = 𝜃 𝑖 = 𝜃 𝑐𝑒 = 𝜃 𝑐𝑖 =12°C 𝜑 𝑒 = 𝜑 𝑖 =70% Pendant 3 mois d’été (juin, juillet, août) int. ext. 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑖→𝑖 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑒→𝑒 7 cm 13 cm ci ce 𝑥 Annexe A.2.2 zone de condensation 𝜑 𝑖 =70 % 100 % 𝜑 𝑒 =70 % HR 979 Pa 1399 Pa 979 Pa 𝑝 𝑣𝑎𝑝 (𝑥) Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑒→𝑒 = 0.13 0.13 1399−979 =420 mg h⋅ m 2 g d ≐ 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑖→𝑖 + 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑒→𝑒 =1200 mg h⋅ m 2 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑖→𝑖 = 0.13 0.07 1399−979 =780 mg h⋅ m 2 Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Assèchement ou désorption estivale Eau résorbée dans le mur: 𝑔 𝑑 =𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑖→𝑖 +𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐𝑒→𝑒 = 1200 mg h⋅ m 2 par heure Eau résorbée dans le mur sur l’été: 𝐺 𝑑 =1200 mg h⋅ m 2 ⋅ 24 h 1 j ⋅90 j =2592 g m 2 ≫ 𝐺 𝑐 =403.2 g m 2 ⇒ OK! été Suisse Quantité d’eau se résorbant durant l’été > quantité d’eau se condensant durant l’hiver 4ème règle Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant Y-a-t-il un moyen de simplifier les calculs? Oui! Par la méthode des pascal-jours. Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Méthode des pascal-jours Hypothèse: 1 plan de condensation (c) à la limite de l’isolation et du côté froid Définition: - Couche d’air équivalente 𝑆𝑑 𝑗 (m) pour chaque matériau int. ext. c 𝑆 𝑖 𝑆 𝑒 𝑆𝑑 𝑗 = 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑎𝑖𝑟 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑗 ⋅ 𝑑 𝑗 𝑑 𝑗 : épaisseur du matériau j (m) Méthode: - Déterminer la couche d’air équivalente intérieure 𝑆 𝑖 = 𝑖𝑛𝑡 𝑆𝑑 𝑗 et extérieure 𝑆 𝑒 = 𝑒𝑥𝑡 𝑆𝑑 𝑗 de part de d’autre du plan de condensation - Déterminer la quantité d’eau condensée 𝐺 𝑐 𝑔 𝑚 2 par: Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant 𝐺 𝑐 = 𝐴 𝑘 𝑆 𝑖 − 𝐵 𝑘 𝑆 𝑒 Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Méthode des pascal-jours, couche d’air équivalente Questions: Déterminer les couches d’air équivalentes de - 10 cm de Brique de terre cuite creuse, - 15 cm d’EPS, - 1 mm de pare-vapeur en polyéthylène. Indice: Trouver sur internet 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑎𝑖𝑟 et les 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑗 , ou 𝜇= 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑎𝑖𝑟 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑗 𝑆𝑑 𝑗 = 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑎𝑖𝑟 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑗 ⋅ 𝑑 𝑗 Réponses: - 10 cm de Brique ( 𝜇 𝑏𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒 =15): 1.5 m d’air - 15 cm d’EPS ( 𝜇 𝐸𝑃𝑆 =60): 9 m d’air - 0.2 mm de PE ( 𝜇 𝑃𝐸 =100’000): 20 m d’air Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant Unités des 𝜆 𝑣𝑎𝑝 : mg/(h⋅m⋅Pa) on trouve aussi: mg/(h⋅m⋅mm Hg) Unité de 𝜇: - (plus facile) Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Méthode des pascal-jours, quantité d’eau condensée Eau condensée est donnée par: int. 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐→𝑒 𝑔 𝑐 ≐ 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑖→𝑐 −𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑐→𝑒 Avec les couches d’air équivalentes 𝑆 𝑖 et 𝑆 𝑒 : 𝐽 𝑣𝑎𝑝, 𝑖→𝑐 𝑔 𝑐 = 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑎𝑖𝑟 𝑆 𝑖 ⋅ 𝑃 𝑖 − 𝑃 𝑐 − 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑎𝑖𝑟 𝑆 𝑒 ⋅ 𝑃 𝑐 − 𝑃 𝑒 ext. 𝑆 𝑖 c 𝑆 𝑒 Sur k heures d’hiver (d’où l’indice k): 𝐺 𝑐 = 𝑗=1 𝑘 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑎𝑖𝑟 𝑆 𝑖 ⋅ 𝑃 𝑖 − 𝑃 𝑐 𝑗 − 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑎𝑖𝑟 𝑆 𝑒 ⋅ 𝑃 𝑐 − 𝑃 𝑒 𝑗 Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant 𝐴 𝑘 𝑆 𝑖 𝐵 𝑘 𝑆 𝑒 Valeurs tabulées Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Méthode des pascal-jours, extrait du tableau des 𝐴 𝑘 et 𝐵 𝑘 Fonction du lieu et de l’humidité relative pour un local chauffé à 20°C Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant Pré-calculé au moyen des conditions climatiques du lieu Qu’en est-il de la désorption estivale? régit par le paramètre 𝑚 𝑗 Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Méthode des pascal-jours, le paramètre 𝑚 𝑗 Condensation annuelle donnée par: 𝐺 𝑐 = 𝐴 𝑎 𝑆 𝑖 − 𝐵 𝑎 𝑆 𝑒 Les valeurs de 𝐴 𝑘 et 𝐵 𝑘 sont remplacées par leurs valeurs annuelles (indice a) Condition pour l’assèchement complet du mur sur une année: 𝐺 𝑐 ≤0 En mettant ces éléments ensemble on obtient: 𝐺 𝑐 = 𝐴 𝑎 𝑆 𝑖 − 𝐵 𝑎 𝑆 𝑒 ≤0⇒ 𝑆 𝑖 ≥ 𝐴 𝑎 𝐵 𝑎 𝑚 𝑗 ⋅ 𝑆 𝑒 Inutile de tabuler 𝐴 𝑎 et 𝐵 𝑎 , on donne directement le rapport des deux que l’on définit 𝑚 𝑗 Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant Au final, condition d’assèchement du mur: 𝑆 𝑖 ≥ 𝑚 𝑗 ⋅ 𝑆 𝑒 Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Méthode des pascal-jours, limites de la méthode Méthode facile, mais ne fonctionne pas sur certains cas pour lesquels le plan de condensation n’est pas clair. Rappel de l’hypothèse: 1 plan de condensation (c) à la limite de l’isolation et du côté froid Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Limiter les risques de condensation dans les murs Pour diminuer drastiquement les risques de condensation, on peut faire appel à une façade ventilée ext. Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant Ventilation du mur par une lame d’air du côté froid de l’isolant Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Limiter les risques de condensation dans les toits Pour les structures légères telles que les toitures Utiliser un pare-vapeur accolé à l’isolation du côté chaud (intérieur) Le pare-vapeur ralentit le flux de vapeur en direction des zones plus froides de la structure (où les risques de condensation sont les plus importants) Attention: Le pare-vapeur doit être parfaitement scellé, même un infime petit trou pour générer une importante condensation potentielle. Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant Source: Soprema AG, toiture chaude avec EPS et végétalisation extensive (pare-vapeur, isolant, étanchéité) Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF

Physique du Bâtiment III – Cours 6 Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours Résumé Assèchement du mur en été 12°C, 70% HR G d =g d ⋅ 24 h 1 j ⋅ 90 j > 𝐺 𝑐 = 𝑔 𝑐 ⋅ 24 h 1 j ⋅ 60 j 4ème règle Méthode des pascal-jours Condensation 𝐺 𝑐 = 𝐴 𝑘 𝑆 𝑖 − 𝐵 𝑘 𝑆 𝑒 𝐴 𝑘 et 𝐵 𝑘 tabulés Définition d’un plan de condensation → zones int et ext Calcul des couches d’air équivalentes → 𝑆 𝑖 = 𝑖𝑛𝑡 𝑆𝑑 𝑗 et 𝑆 𝑒 = 𝑒𝑥𝑡 𝑆𝑑 𝑗 Couche d’air équivalente pour chaque matériau 𝑆𝑑 𝑗 = 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑎𝑖𝑟 𝜆 𝑣𝑎𝑝,𝑗 ⋅ 𝑑 𝑗 =𝜇⋅ 𝑑 𝑗 Il y a toujours une partie des gains solaires qui rentrent dans le bâtiment, même lorsque celui-ci est opaque. Méthode des pascal-jours Condition d’assèchement 𝑆 𝑖 ≥ 𝑚 𝑗 ⋅ 𝑆 𝑒 𝑚 𝑗 tabulés Physique du Bâtiment III – Cours 6 Dr Jérôme KAEMPF