Comme pour les flux caloriques, des échanges de gaz s’opèrent entre les faces internes et les faces externes d’une maison. Certains effets sont espérés, d’autres sont à proscrire par crainte d’augmenter la production de rejet polluant interne, de créer des condensations et beaucoup de soucis qui en découleraient (moisissures, insalubrité). Pour qu’une protection isolante soit performante et, de ce fait, permettre une utilisation minime de la matière énergétique, il faut aussi maîtriser les échanges d’air entre l’interne et l’externe grâce à l’herméticité de l’habitat.

herméticité

La buée et l’humidité

Comme nous le avons maintenant, un matériau hydrophile mouillé perd une importante partie de sa capacité de revêtements isolants. L’eau étant conductrice de calories, l’humidité est un élément prépondérant à ne pas oublier.

L’eau externe (pluie, neige, ruissellement…) doit être complètement arrêtée par l’ensemble du gros-œuvre, c’est-à-dire la façade et le toit. Quand il fait froid, l’air interne est plus chaud et mouillé que l’air externe, ce qui génère un flux de gaz de buée qui cherche à s’échapper par les cloisons, vers la façade. La buée d’eau transite en général par convection, c’est-à-dire avec les flux d’air. Elle transite également par diffusion au travers parois.

Quand il fait chaud, la migration est inversée de l’externe vers l’interne de la maison. Si la buée d’eau entre en contact avec un composant frais, il se crée une condensation, qui peu à peu, entraîne des moisissures. Ce phénomène se crée dans une maison non isolée et pas assez ventilée et sur les boiseries non performantes en isolation. Le problème peut aussi arriver dans les maisons mal isolées, avec des ponts thermiques ou avec une mauvaise herméticité à l’air et à la buée d’eau.

La représentation de Mollier qui autorise le calcul du point de condensation d’après la chaleur et le taux d’humidité relative. Pour cela, notez la chaleur interne et le taux d’hygrométrie ambiant. Mettez un point au croisement de la courbe d’humidité relative et de la chaleur. Projetez à l’horizontal ce point sur la courbe de saturation. La chaleur du point de rosée est visible à l’intersection avec l’abscisse en bas du schéma. Dans un endroit mal ventilé, le taux d’humidité peut très vite obtenir des taux élevés et générer de la condensation sur les cloisons, même s’il ne semble pas faire frais dehors. Il est indispensable de faire partir le trop plein d’humidité de la maison. L’excès doit être facilement évacué par un dispositif d’aération performant. Une aération légère mais permanente est meilleure qu’une évacuation puissante de courte durée.

La condensation est facilement repérable. Malencontreusement, elle peut également se créer à l’interne des cloisons et engendrer des dégradations. Car, en suivant les variations de la perméabilité des matériaux et de la disparité de pression de buée entre l’interne et l’externe, une plus ou moins importante quantité d’eau traverse les cloisons. Si elle persiste à l’état de gaz, cela ne crée pas de problème. Mais si elle rencontre une partie fraiche, elle se transforme en liquide, c’est la condensation intérieure. La décision la plus performante est de faciliter le départ naturel de la buée. Les épaisseurs de matériaux successifs composant la cloison ont besoin d’être de plus en plus perméables à la buée, de l’interne vers l’externe. C’est d’ordinaire le cas avec une protection isolante calorique par l’externe ou dans une architecture à protection isolante répartie.

Dans ces cas, la cloison est dite ouverte à la diffusion de buée ou perspirante. Néanmoins, cela n’exclut pas l’aide d’un dispositif d’aération performant et continu pour enlever les surplus ponctuels de buée. Plusieurs valeurs autorisent de définir le paramètre des matériaux au transfert de buée et de quantifier les phénomènes entre 2 situations : la perméabilité, la perméance et la résistivité à la diffusion de buée.

La perméabilité à la buée se notifie en g/m.h.mm Hg. Elle signifie le volume d’humidité passant au travers d’un mètre de côté en épaisseur de matériau par heure pour une disparité de pression d’un millimètre de mercure entre les 2 faces. Plus cette grandeur est minime, moins le matériau laisse passer la buée d’eau. Le béton, si on prend cet exemple, apporte une perméabilité de 0,01 à 0,002, la briquette ou brique creuse de 0,015, le plâtre de 0,01, le contreplaqué de 0,0007, une laine non-organique nue de 0,05 à 0,07 et une mousse de polystyrène expansé, de 0,0018 à 0,0045 g/m.h.mm Hg.

La perméance (P) autorise l’évaluation du niveau de perméabilité à la buée d’un matériau homogène pour une cote d’épaisseur donnée. On la calcule à partir de la perméabilité P et la cote d’épaisseur en m du matériau. Elle définit la quantité de buée traversant un m2 de matériau en 1 h pour une disparité de pression d’un mm3 de mercure entre les 2 faces. P se notifie en g/m2.h.millimètres Hg. Puis, la résistivité à la diffusion de buée signifie la capacité d’un matériau à repousser la diffusion de buée. On trouve beaucoup de grandeurs pour exprimer cette capacité. La plus classique et la plus employée en Europe utilise le paramètre de résistivité à la diffusion de buée (mu), dont la grandeur est basée sur la perméabilité à la buée de l’air TT, soit 1. Mu est une unité sans dimension.

La résistivité à la diffusion de buée d’un matériau se notifie en mètres et donne la cote d’épaisseur de la lame d’air équivalente. Elle se caractérise par Sd. Si on prend l’exemple suivant, un panneau de plâtre a un paramètre de 8. Sa résistivité à la diffusion de buée Sd est donc de 8 x 0,0125 (12,5 millimètres) 0,1 m. Plus la grandeur Sd est élevée, plus le matériau est hermétique à la buée.

Une lame d’air de 1 m apporte donc une résistivité à la diffusion de la buée de 1 m. Un produit à enduire chaux-plâtre a une grandeur Sd de 0,15 m (pour 15 millimètres de cote d’épaisseur), un panneau de fibres de bois de 10 centimètres, apporte une grandeur de 0,5 m, une laine non-organique de 10 centimètres, une grandeur de 0,1 m, du mousse de polystyrène expansé en plaques de 10 centimètres, une grandeur de 6 m. En revanche, une lanière de bitume de 4 millimètres de cote d’épaisseur et d’un paramètre de 60 000, apporte une grandeur Sd de 240 m.

La résistivité très faible au transfert de buée des éléments isolants fibreux pose un problème quand il y a des revêtements isolants caloriques par l’interne. Car, ce genre d’élément isolant est absorbant et affiche peu de résistivité à l’eau à l’état de gaz. On gagne donc un endroit très perméable à la buée dès le commencement de son cheminement dans la cloison. La liaison entre l’élément isolant et la cloison dure apporte un risque important de condensation. Autrement dit, de l’interne vers l’externe, la chaleur et la pression de saturation diminuent rapidement dans l’élément isolant alors que la pression de buée reste forte, d’où un dépassement envisageable du point de saturation et la venue de condensations intérieures.

Pour apporter un remède à ce problème, il est obligatoire de placer un antibuée du côté plus chaud de l’élément isolant (flanc interne). Sa présence est de faire tomber la pression de la buée avant son passage dans l’élément isolant. La pose devra être précise, car le moindre petit défaut de cohésion peut engendrer un pont d’humidité et un point de condensation intérieur. Elle peut se montrer sur la face interne du mur, voire dans l’élément isolant.

Dans le cas d’un élément isolant non perméable à la buée, si on prend l’exemple de la mousse de polystyrène, il n’est pas obligatoire de mettre en ligne un antibuée, à condition que l’air ne puisse pas passer entre l’élément isolant et la cloison, ce qui n’est pas aisé à faire, ni s’insinuer entre les plaques. Car, une condensation intérieure peut aussi apparaître par convection. L’air interne chaud et mouillé pénétrant derrière l’élément isolant peut condenser à la jonction de la cloison fraiche. La pose de l’élément isolant doit donc, dans ce cas également, être exécutée avec soin, spécialement à tous les points sensibles (percements, boîtes électriques, les contacts au sol ou entre les plaques d’isolant).

La maîtrise de la gestion de la buée à travers les cloisons est un élément primordial à ne pas oublier lorsqu’on souhaite faire la protection isolante calorique par l’interne des murs qui donnent sur l’extérieur. Cela est vrai aussi pour les combles aménagés et les architectures à structure en bois. En hiver, la buée transite de l’interne vers l’externe et condense alors à sa sortie de l’élément isolant.

Même si le toit est bien ventilé, l’air frais ne pouvant pas prendre une importante quantité d’humidité, il y a donc condensation, et même apparition de givre ou de glace immédiatement sur l’élément isolant. II a un risque de perdre ses capacités, de s’humidifier et de générer, à plus ou moins long terme, la destruction des bois de l’ossature. Le plus souvent, il est donc primordial de freiner la buée qui transite dans ces cloisons. Si vous faites une parfaite herméticité à l’air dans le volume interne des combles, avec des panneaux de plâtre idéalement jointoyés, si on prend cet exemple, le transfert de buée par convection est limité.

Néanmoins, le transfert par diffusion continue, surtout à par le plâtre. Si on prend cet exemple, avec un matériau ayant une résistivité minime à la diffusion de buée, soit moins de 0,25 m, le passage de buée par diffusion peut arriver à 2,2 g/h/m2.

II est de ce fait primordial de mettre en ligne un antibuée permanent avant l’élément isolant. Il est essentiel de savoir que le kraft inséré dans les isolants est censé tenir le rôle d’antibuée (avec une grandeur Sd 3 m, pour une cote d’épaisseur en-dessous de 1 millimètres). Néanmoins, il est difficile de le rendre idéalement continu, à cause de beaucoup de déchirements et trous dus aux composants de la structure, aux gaines diverses, aux joints sur le sol, etc. C’est d’ailleurs pour cela que ce genre d’antibuée n’est pas utilisé dans les architectures à structure en bois. Un antibuée indépendant et permanent est impérativement recommandé. Ce peut être un film de polyéthylène, de polypropylène, de PVC…

Les antibuée sont classés en 4 familles d’après leur résistivité à la diffusion de la buée. El pour les antibuée d’un Sd situé entre 2 et 5 m (film PE en-dessous de 0,1 millimètres ou film PVC en-dessous de 1 millimètres) E2 pour les antibuée d’un Sd situé entre 3 et 25 m (film PE au-dessus à 0,1 millimètres ou film PVC au-dessus à 1 millimètres). E3 pour les antibuée d’un Sd situé entre 23 et 200 m (bitume armé ou polymère), Eh pour les antibuée d’un Sd au-dessus à 200 m (bitume renforcé d’une feuille en métal, dispositifs bitumeux multi-épaisseurs). Les antibuée hygrorégulants, également appelés freine-buée, donnent maintenant des articles plus performants.

Ils sont idéalement indiqués dans les combles aménagés, les ossatures à structure bois et pour les gros murs avec protection isolante par la face interne. Dans les combles habitables, ils sont associés d’ordinaire à un écran sous toit hermétique à l’eau mais perspirant.

La résistivité à la diffusion de buée des antibuée hygrorégulants est fluctuante en fonction les saisons. Ils autorisent de réguler parfaitement le transfert de buée dans toutes les circonstances et de laisser respirer la cloison ou le toit, en minimisant les aléas de condensation intérieure. Ils autorisent aussi de garantir la fonction d’herméticité à l’air quand tous les points particuliers sont réglés. Un autre facteur à ne pas oublier est l’aération de la maison. Si elle est continue et efficace, elle autorise d’évacuer la presque totalité de la buée et de minimiser les passages à travers les cloisons qui sont en jonction avec les faces externes.

Les normes françaises donnent le classement des locaux d’après la quantité d’humidité générée et la capacité de l’aération. Ce classement est fait par le rapport à la quantité de buée générée dans le volume interne (W en g/h) par le coefficient de renouvellement de l’air (n en m3/h). Le résultat est une grandeur en g/m3. Le classement fait état de 4 genres de locaux. Les locaux à hygrométrie minime qui correspondent à des lieux de bureaux sans climatisation ou à des maisons ayant une VMC ou des dispositifs propres à faire partir les condensations aussitôt qu’elles se produisent (hotte, extracteur…).

Un local à hygrométrie normale, qui fait partie des locaux en maison parfaitement chauffés et ventilés (en y incluant les salles d’eau et les cuisines), sans sur-occupation les locaux à hygrométrie importante sont des locaux dans les maisons, mal ventilés ou sur-occupés. Les locaux à très importante hygrométrie ne sont pas pris en compte pour les locaux dans les maisons (salles d’eau collectives, piscines couvertes, etc.). On peut voir que d’après son dispositif d’aération, un habitat peut être classé de petite à forte hygrométrie. Cela entraîne que l’on devra employer des antibuée plus performants et idéalement étanches pour diminuer la migration de buée dans les cloisons.

La plupart des propositions de revêtements isolants sont faites pour des locaux à petite ou normale hygrométrie, ce qui ne concerne donc pas un habitat ancien très mal ventilé. Dans le cas d’une protection isolante par la face externe, la pression de buée descend très vite dans la cloison et arrive à un taux assez bas à son entrée dans l’élément isolant. L’aléa de condensation intérieure est donc limité. L’enduit externe doit quand même être perméable à la buée et hermétique au ruissellement. Si l’enduit externe choisi est imperméable à la buée, il faut placer un antibuée entre l’élément isolant et le mur ou réaliser une lame d’air ventilée entre l’élément isolant et la finition externe.

L’isolation et l’herméticité à l’air

Comme pour la buée et l’humidité, des disparités de pression sont souvent dues au vent ou aux disparités de chaleur. Il est donc indispensable de réduire les arrivées de l’air, qui résident dans l’assemblage de l’enveloppe d’un gros-œuvre. Si on prend pour exemple les liaisons entre murs et toit, murs et boiseries, endroit où passent des canalisations ou pour des fissures à l’intérieur du gros œuvre. Les fuites aux alentours des boiseries sont les plus significatives (plus de 40 %). Curieusement, l’autre générateur important de fuites d’air dans une habitation, soit près de 40 %, est fait par les agencements électriques (boîtes d’encastrement, gaines…). Ce point n’est pas souvent pris en compte. Surtout qu’il est très conséquent et qu’il n’exige pas une importante qualification pour être résolu. Mais il nécessite plutôt de la minutie et du matériel approprié (boîtes d’encastrement hermétiques…).

La technique d’isolation doit, de ce fait, être idéalement exécutée pour empêcher les fuites d’air chaud. Cela suppose que les composants de l’élément isolant soient idéalement jointifs entre eux et avec les ossatures. C’est également pour les anti-buées, parce qu’ils participent aussi à l’herméticité à l’air et pour les canalisations d’eau ou autres fluides. De ce fait, une maison bien isolée ne devrait pas avoir de fuites d’air. C’est pour cela il faut prévoir une aération mécanique appropriée pour renouveler l’air du volume interne de façon constante et suffisante. La classique ouverture quotidienne des fenêtres durant seulement quelques minutes ne suffit pas à bien aérer. La production de rejet polluant interne et les odeurs prendraient de l’ampleur trop rapidement.

L’herméticité à l’air et à la buée et de l’humidité sont 2 phénomènes distincts mais liés. C’est pour cela, qu’un antibuée ajouté est une excellente décision, parce qu’il autorise de maîtriser les 2. À l’instar des ponts thermiques, où de l’herméticité d’une piscine, il suffit d’une légère fissure, par exemple, entre des panneaux de plâtre, pour réaliser d’importants embêtements et des pertes de la matière énergétique inutiles. Un interstice de 1 millimètres entre des panneaux de plâtre peut faire entrer, par convection, 800 g/m2 d’humidité au cours d’une journée froide, alors qu’un antibuée hygrorégulant ajouté, n’en laissera entrer que 3 g. Concernant les pertes de la matière énergétique, les conséquences ne sont pas négligeables.

D’après une étude allemande, une habitation de 80 m2 qui apporte des fuites d’air, exige une quantité de matière énergétique de chauffage bien plus importante qu’une maison de 400 m2 avec une herméticité à l’air idéale. Si l’utilisation d’un antibuée ajouté est incontournable pour une habitation à structure bois, elle est fortement conseillée en protection isolante par la face interne, pour les toits inclinés et les cloisons en hauteur. En suivant les variations de la méthode constructive ou de revêtements isolants choisie, l’herméticité à l’air peut s’exécuter par les faces internes ou par les faces externes.

Il y a des propositions appropriées pour les habitations à structure en bois. Ces obligations valent aussi idéalement pour les architectures en dur isolées par les faces internes. En France, l’herméticité à l’air et à l’humidité sont rarement des sujets pris en compte et corrigés avec beaucoup de rigueur. C’est pourtant capital si l’on veut faire des constructions à très faible utilisation de la matière énergétique. Il faut rappeler que le standard des architectures PassivHaus ou Minergie P doit avoir une perméabilité à l’air en-dessous de 0,6 h-1. Ce qui veut dire, que pour une disparité de pression entre l’interne et l’externe de 50 Pa, le taux de remplacement d’air, dû à la perméabilité de l’architecture, doit être en-dessous de 0,6 volume de la maison en m3/heure. Ce niveau de capacité est approximativement cinq fois au-dessus à la grandeur de référence de la RT 2005 à propos des habitations individuelles.

Lors des mesures effectuées pour les habitations passives, il n’est pas rare d’obtenir des grandeurs atteignant 0,2 h-1.

L’impact sur l’utilisation de la matière énergétique est estimé au environs de 2 et 5 kWh/m2 par an par unité de n50. De toute évidence, pour respecter les prescriptions caloriques et les labels, il faut mesurer l’herméticité à l’air de manière précise. Le dispositif reconnu internationalement est le test blower door. C’est une mesure de pression différentielle, qui exige un appareillage spécifique comprenant d’une soufflerie (blower) incorporé de manière hermétique sur la porte qui donne sur l’extérieur (door). En habitation collective, cette installation peut être positionnée sur une fenêtre.

On calcule le volume d’air global contenu dans le volume interne de la maison. Le test du blower door donne la valeur du volume d’air aspiré ou expulsé, en m3/h. Ceci est du aux défauts d’herméticité de l’architecture. Les mesures sont contrôlées sous diverses variables. L’appareil engendre des surpressions et des dépressions internes pour déterminer tous les genres de fuites. Le paramètre n se calcule en divisant le volume d’air contrôlé par le blower door sous une disparité de pression de 50 Pa, par le volume global de la maison.

Ce procédé autorise aussi de mettre les fuites en évidence. Pour cela, on place la maison en surpression et l’on génère un brouillard. Les endroits où s’échappe le brouillard vers les faces externes sont des défauts d’herméticité à l’air. II est aussi envisageable de détecter les défauts d’herméticité avec l’aide de la thermographie. Ce test doit s’exécuter de préférence en hiver quand la disparité de chaleur entre l’interne et l’externe est incluse entre 15 et 20 °C. On génère une surpression dans la maison, avec l’aide de blower door, pendant 15 minutes.

L’air chaud interne s’échappe ainsi à travers les « trous » qui sont des défauts d’herméticité en réchauffant les composants d’architecture avoisinants. Une caméra thermographique pourra ainsi facilement les identifier. Le test inverse est aussi envisageable, en faisant une dépression dans le volume interne pour aspirer l’air frais. La détection se fera de façon identique, mais de la face interne. Ce genre de test reste cependant assez cher.