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L’étanchéité à l’air à la loupe

Dossier réalisé en juin 2009 – mise à jour septembre 2015

Avec la prochaine réglementation thermique RT 2012, pour la première fois, il devient obligatoire de faire contrôler l’obtention d’une étanchéité à l’air correcte sur les bâtiments neufs. Ce dossier vise à expliquer en quoi l’étanchéité à l’air est un paramètre déterminant pour les maisons basse consommation et passives, quelles sont les différences d’impact entre une maison ventilée avec une VMC simple flux ou VMC double flux ?

Le dossier détaille également ou se situent les fuites, comment améliorer son bâtiment, et enfin, ce qu’est un test d’étanchéité et comment il se pratique.

En introduction : étanchéité à l’air, renouvellement d’air, performance d’enveloppe et systèmes de chauffage

Dans la logique des maisons conformes à la RT2005, le mode constructif et ses performances (assez mauvaises) impliquent de réaliser un système de chauffage central, des radiateurs dans chaque pièce, et en général une ventilation mécanique simple flux. La puissance des appareils est calculée et adaptée en fonction de cette qualité de l’enveloppe du bâti. Pour que la température de confort dans le volume chauffé soit assurée, le système de chauffage a une puissance importante et est donc coûteux (soit à l’investissement, soit au fonctionnement, soit les deux). Les maisons peuvent être plus ou moins étanches, en fonction du soin porté par les entreprises à la réalisation, mais de toute façon, l’étanchéité à l’air n’est pas mesurée et la qualité de la construction n’est pas jugée par rapport à la surface de fuites mesurée mais simplement par rapport à la satisfaction des conditions de confort. On observe que la réflexion autour du système de ventilation est en général complètement dissociée du mode de chauffage.

Le raisonnement des bâtiments basse consommation, qui produit des concepts aboutis au début des années 1990 (premières réalisations passives en Allemagne) inverse le mode de raisonnement. Puisqu’il faut réduire significativement les consommations de chauffage et la pollution induite, il faut modifier en profondeur la manière de construire les maisons. Cette amélioration de l’isolation du bâti remet en cause l’intérêt du système de chauffage central, la démarche passive prend d’ailleurs complètement appui sur cela, considérant que la réduction de la période de chauffe (quelques jours par an), la réduction de la puissance de chauffe (quelques centaines de watts suffisent) impliquent que les modes de chauffages classiques sont surdimensionnés et inadaptés.

Le schéma suivant, emprunté à énergie Wallonie montre bien les interactions entre tous les sujets : augmenter la performance de l’enveloppe implique de réfléchir en même temps sur l’isolation, l’étanchéité à l’air (pour rendre effective la performance de l’isolation), et la réflexion sur le renouvellement d’air (que l’absence de fuites rend nécessaire).

Ainsi, une maison basse consommation (même grande) peut être chauffée avec un petit poêle à bois comme unique moyen de chauffage. La diminution du besoin de chauffage limite la pertinence des solutions de chauffage coûteuses à l’investissement. Le réseau de distribution de chauffage (radiateur, plancher chauffant…) n’est plus obligatoire pour obtenir une maison confortable. Plus performante encore, une maison passive peut être chauffée avec une simple résistance électrique de faible puissance qui compense quelques jours par an le surplus de déperditions du projet.
Pour atteindre un tel résultat, la maison est mieux isolée (et pas simplement plus isolée), c’est à dire qu’elle présente des épaisseurs d’isolation un peu plus conséquentes et surtout limite les défauts d’isolation par une meilleure continuité et traitement des points faibles. Les VMC simple flux sont remplacées par des VMC double flux haut rendement qui présentent l’avantage de réduire de manière conséquente les pertes thermiques dues à l’aération de la maison et de permettre un renouvellement d’air satisfaisant aux conditions de confort.

En gris, les besoins d’énergie en chauffage sur la maison RT2005 et en rouge la version passive. On note une diminution significative des besoins de chauffage, mais également une diminution de la durée de chauffage sur l’année.

Crédit schéma : Conception de maisons neuves durables

Le test d’étanchéité consiste en la mise en pression de la partie isolée du bâtiment, afin de mesurer le débit d’air généré par les fuites d’air. L’objectif étant que ce débit d’air soit le plus faible possible. Une fois l’enveloppe étanche mise en pression, on peut également identifier les fuites afin de corriger les défauts. La mesure d’étanchéité à l’air est donc une démarche qualité visant à s’assurer pendant le chantier que les travaux sont conformes.

Pour le réaliser on utilise un appareil : le blower door (également nommé porte soufflante). Ces appareils sont des ventilateurs couplés à des capteurs de pression, qui vont générer une différence de pression de 50 Pa entre l’intérieur et l’extérieur. Une fois la pression stabilisée, on mesure le débit d’air que le ventilateur doit «ajouter» ou «extraire» pour maintenir une différence
de pression donnée.

On exprime le niveau d’étanchéité à l’air avec n50 : taux de renouvellement d’air sous une différence de pression de 50Pa.

A noter que la réglementation thermique française a pris le parti de qualifier l’étanchéité à l’air sous un autre intitulé, le q4.

Pour l’obtenir, on utilise une formule qui permet de convertir la valeur sous 50 Pa sous un équivalent 4 Pa (soit la pression standard moyenne d’un logement), et l’ensemble est divisé par les m² de surfaces de parois dites « froides » (toutes les parois extérieures sauf les planchers et murs mitoyens). Ce faisant, il est assez peu aisé de comparer les résultats d’un bâtiment à l’autre avec ce coefficient.

On voit sur la règle plus haut les niveaux d’étanchéité à l’air fixés par les labels et réglementations. La démarche passive est de loin la plus ambitieuse sur ce point.

Ce qu’il faut comprendre :

• L’étanchéité à l’air est une thématique nouvelle qui est liée à la performance de l’ensemble de la construction. Si des défauts dans l’enveloppe ne sont pas corrigés, la maison sera moins confortable et difficile à chauffer, ce qui diminue l’intérêt de la solution de ventilation. D’où la nécessité d’une autre approche de la construction, où les métiers qui interviennent pendant le chantier sont moins cloisonnés, et où chacun travaille dans l’objectif de la qualité du résultat final.

• Les maisons performantes ont un renouvellement d’air contrôlé. Cela ne veut pas dire que chaque fois que l’occupant ouvre une fenêtre, c’est une catastrophe, mais simplement que l’objectif de qualité d’air est assuré par un unique appareil qui va apporter l’air neuf dans toutes les pièces de vie, et extraire l’air vicié dans toutes les pièces de service. L’air neuf arrive à température ambiante car avant d’être insufflé, il récupère toutes les calories de l’air sortant via la VMC double flux. Pour que cette circulation fonctionne, il ne faut pas que de l’air extérieur puisse être attiré dans le volume chauffé par des défauts d’étanchéité. Les baies quant à elles restent ouvrantes pour assurer la circulation des personnes et l’aération en dehors de la saison hivernale.

• L’équation « j’ajoute de l’isolant = je réduis ma consommation de chauffage » est trop simpliste pour les constructions basse consommation. Aussi, investir dans une isolation conséquente et maintenir une surface de fuites importante n’apporte aucun gain, si ce n’est pour le vendeur de matériaux. L’isolation dans une maison basse consommation doit être bien posée, ce qui veut dire posée comme une barrière à la fuite des calories. Cela doit être isolant ET étanche pour que cela soit réellement efficace.

• Les défauts malgré tout existeront toujours, quelque soit le soin porté par l’artisan. Comme la réalisation d’une maison basse consommation a besoin d’une très bonne étanchéité pour fonctionner, la maison est testée avant sa mise en service, ce qui permet à tous les intervenants d’avoir des certitudes quant au bon fonctionnement de celle ci avant sa livraison..

Étanchéité à l’air et systèmes de ventilation

Schéma 1 : circulation de l’air avec étanchéité à l’air correcte

Dans une maison avec une bonne étanchéité à l’air, l’air neuf entre dans l’habitat par les orifices prévus à cet effet situés dans les pièces de vie (entrées d’air en menuiserie). Les bouches d’extraction de la VMC situées dans les pièces humides aspirent un volume d’air prédéterminé ce qui permet une circulation de l’air neuf des pièces de vie vers les pièces de service (flèches bleues).

Schéma 2 : circulation de l’air avec une mauvaise étanchéité à l’air

Lorsque l’étanchéité à l’air est mauvaise, les infiltrations d’air perturbent la circulation d’air dans la maison, mais ne gênèrent pas de surconsommation de chauffage. On peut voir sur le schéma 1 que la bouche de ventilation de la salle de bain qui aspirait l’air neuf entrant par la chambre 2, n’a plus cette fonction dans le schéma 2. L’air aspiré s’infiltre par la fenêtre de la salle de bain. Les pièces de vie sont en revanche bien moins ventilées : la qualité de l’air s’en ressent.

Conclusion : les conséquences sur la consommation de chauffage sont minimes car la VMC met la maison en dépression. Ce faisant, pour fonctionner, on ajoute volontairement des fuites d’air via les entrées d’air au dessus des menuiseries pour que l’aspiration d’air fonctionne. Que l’air passe par les fuites volontaires ou involontaires, une quantité d’air à peu près égale est aspirée dans la maison. Mais dans les deux cas, le renouvellement d’air représente tout de même 20% de la note de chauffage (environ 2% supplémentaire si l’étanchéité à l’air est mauvaise.).

Schéma 3 : circulation de l’air avec VMC double flux et une bonne étanchéité à l’air

Dans une maison avec une bonne étanchéité à l’air, l’air neuf arrive à température ambiante (18°C) dans les pièces de vie, circule vers les pièces d’eau. L’air vicié est récupéré par les bouches d’extraction. La chaleur est récupérée par l’échangeur de chaleur. On retrouve donc le principe de la ventilation par balayage des pièces de vie vers les pièces d’eau. La circulation de l’air est maitrisée puisque la quantité d’air soufflé dépend du réglage du caisson VMC.

Schéma 4 : circulation de l’air avec VMC double flux et une mauvaise étanchéité à l’air

Lorsque l’étanchéité est mauvaise, l’air insufflé dans les pièces de vie est froid (10°C) parce que le rendement d’échange est mauvais, et cet air s’échappe par les fuites d’air des pièces de vie. L’extraction des pièces humides aspire l’air extérieur. La récupération de chaleur est considérablement amoindrie car la circulation d’air est court-circuitée.

Conclusion : alors qu’avec une VMC simple flux, l’augmentation des déperditions est minime, pour une VMC double flux, l’impact est considérable. Les déperditions liées au renouvellement de l’air sont réduites à 4% si la maison est bien étanche. Si l’étanchéité est mauvaise, ces déperditions peuvent aller jusqu’à 18%. En tenant compte de la consommation électrique supérieure de la VMC double flux, cette solution n’a plus aucun intérêt.

Étanchéité à l’air et systèmes de chauffage

Chauffer une maison RT 2005Réglementation Thermique de 2005

Dans une construction RT2005 avec VMC simple flux, le système de chauffage central répartit la chaleur via des radiateurs installés dans chaque pièce. Les fuites n’ont pas beaucoup d’impact sur la circulation de l’air. Pour le chauffage, l’impact est également réduit puisque les appareils ont été dimensionné en prenant en considération le renouvellement d’air. L’impact d’une mauvaise étanchéité à l’air sur la consommation de chauffage est très faible mis à part quelques fuites vers l’extérieur.

• Puissance chauffage : 10 kW pour 140 m²

• Investissement chauffage : €€€

• Investissement VMC : €

• Besoin de chauffage : 80 – 100 kWh/m² hab.a

Chauffer une maison basse consommation

Dans une construction basse consommation avec une VMC double flux, l’enveloppe* parois en contact avec l’extérieur (plancher, murs, toit, fenêtres) de l’habitat est performante et étanche à l’air, la production de chaleur est réalisée avec un poêle qui diffuse de la chaleur par convection dans la pièce principale. Chaleur qui est ensuite récupérée par la VMC double flux et insufflée dans toutes les pièces de vie. Coupler poêle et VMC double flux permet une meilleure répartition de la chaleur produite par le poêle et donc ne nécessite pas la présence d’appoint pour les pièces éloignées.

• Puissance chauffage : 5 kW pour 140 m²

• Investissement chauffage : €€

• Investissement VMC : €€€

• Besoin de chauffage : 30 – 40 kWh/m² hab.a

Chauffer une maison passive

Dans une construction passive (sur le principe de la Passihaus), l’isolation est encore plus performante et parfaitement étanche à l’air. Les besoins en chauffage sont infimes. La VMC double flux devient ici indispensable, et est souvent couplée avec une batterie (à eau chaude ou électrique) sur l’air insufflé pour maintenir l’ambiance à 20°C les quelques jours très froids d’hiver. Cela suffit à la diffusion de la chaleur dans toute la maison.
On peut aussi maintenir le poêle à bois dans ce cas on diminue les consommations annuelles sans modifier les systèmes vis à vis de la configuration basse consommation.

• Puissance chauffage : 1.5 kW pour 140 m²

• Investissement chauffage : €

• Investissement VMC : €€€

• Besoin de chauffage : 15 kWh/m² hab.a

Quand et comment ?

L’étanchéité à l’air, une question à traiter dès la conception technique

 La continuité de l’enveloppe isolante

L’un des principes de base, symbolisé par le schéma à droite, est que l’étanchéité à l’air soit continue, sans interruption. On va donc définir pour chacune des parois courantes ce qui va constituer l’enveloppe étanche (la membrane pare vapeur, l’enduit, la dalle béton…) et ensuite réfléchir sur les jonctions entre parois courantes, et sur les traversées susceptibles de générer des défauts d’étanchéité.

Une paroi étanche se conçoit donc au stade de la conception. On limitera au maximum les éléments traversant les parois, et on placera les réseaux devant la peau étanche.

On choisira l’élément qui assurera l’étanchéité de la partie courante en réduisant au maximum les risques de dégradation et percement de l’étanchéité au cours du chantier et de la vie du bâtiment.

Points sensibles à traiter dès la conception

Schéma de fiabitat : localisation des fuites d’air principales

A voir également : Guide étanchéité à l’air des bâtiments

Ou sont les fuites ?

La pratique des tests d’étanchéité à l’air a permis aux professionnels de classer les fuites en trois grandes familles :

1. Les défauts de réalisation

La première source de fuites est due à des malfaçons sur chantier. Exemple très fréquent : les fenêtres sont mal posées. Or vous êtes en droit lorsque vous missionnez un professionnel que les menuiseries soient étanches à l’air et à l’eau car dans le cas inverse, cela conduit à des désordres ultérieurs.

Principaux désordres rencontrés :

• liaisons bâti/murs et ouvrant/bâti des menuiseries

• Traversées de murs (canalisations et réseaux)

• Liaisons de parois mur/dalle, mur/charpente, murs/planchers…

2. Les défauts de fabrication

Certaines fuites sont dues à des défauts de fabrication. Sur les menuiseries là encore, il arrive, même sur des triples vitrages que la menuiserie ait un défaut qui conduise à des fuites d’air. Ce sont les fuites les plus compliquées à corriger.

3. Les défauts de conception

Une majorité de fuites nécessite de revoir la démarche en amont du chantier. L’étanchéité à l’air, c’est de la planification et de la conception technique, notamment sur la prescription (entrées d’air de poêles étanches, hottes à recyclage, prises électriques étanches) et sur les solutions techniques (ex : placement du tableau électrique dans l’enveloppe étanche, regroupement des traversées électriques pour les éclairages extérieurs, etc…).
Il faut spécifier sur les documents de consultation ces prescriptions spécifiques aux maisons basse consommation, et pas seulement exiger un niveau de performance important aux artisans.

Il est important de désigner un responsable sur le chantier pour le lot étanchéité à l’air qui s’occupe spécifiquement de ça, généralement les professionnels qui font l’isolation. La procédure de contrôle vise à l’obtention d’un résultat qui revient à une responsabilité en cas d’échec. Il est difficile de responsabiliser une entreprise si elles sont plusieurs à travailler sur la phase d’étanchéité.

Le test d’étanchéité à l’air

1. Voici le déroulement d’un test d’étanchéité à l’air avec travail de recherche de fuites. La maison soumise aux mesures a été conçue et construite suivant la démarche “maison passive”. Le test est réalisé avant le second œuvre pour effectuer les corrections si nécessaire. La maison fait 180 m² et 625 m3.

2. Comme évoqué dans les pages précédentes, les investigations commencent toujours par une vérification des conditions météorologiques. Ici la vitesse du vent est relevée, sur la façade exposée du bâtiment, à l’aide de l’anémomètre à fil chaud.

3. Avant la réalisation du test, il faut préparer le bâtiment, c’est à dire colmater les trous volontaires : grilles de ventilation notamment. L’objectif du test est de trouver les fuites parasites, et non de mesurer l’air qui passe par les orifices prévus pour ça. Ces ouvertures sont obstruées au moyen de divers accessoires non destructifs (ballons gonflables, scotch décollable).

4. La fausse porte est montée au sol. Elle est constituée d’une bâche et d’un cadre métallique préalablement réglé aux dimensions de l’ouverture sur laquelle le matériel sera installé. Le cadre ne permet de faire qu’un rectangle, c’est pourquoi le test est impossible avec ce matériel si les ouvertures sont cintrées.

5. La porte soufflante se place soit en feuillure soit en tableau. L’opérateur veille à assurer une parfaite étanchéité entre le cadre et le mur support. Le ventilateur est ensuite mis en place et connecté aux sondes et à l’ordinateur qui traite le signal.

6. Au début et à la fin de chaque série de mesure, on réalise une mesure dite « à débit nul » pour étalonner la mesure en fonction des différences de pression entre intérieur et extérieur. Cette mesure est réalisée au moyen d’une housse qui rend la porte soufflante étanche.

7. Pendant l’essai les appareils de mesure tracent une courbe des informations collectées. Dès la fin du test la valeur n50 est connue. La mesure est en fait une série de cent mesures pour chaque palier défini. La courbe finalement obtenue est une moyenne de toutes ces mesures effectuées pendant la dizaine de minutes environ que prend le test complet.

8. Au niveau des jonctions entre sol et murs, la caméra thermique permet de localiser une entrée d’air parasite due à l’encollage défaillant du frein vapeur. L’entrepreneur peut normalement reprendre ce défaut à l’aide d’un cordon de colle adapté.

9. Au niveau des menuiseries extérieures, l’utilisation de fumigène permet de mettre en évidence des passages d’air entre les assemblages en bois de cette fenêtre (parcloses). Ce problème est un défaut de fabrication qui demande le remplacement ou la réparation de la fenêtre par son fabricant.

10. Au niveau des appareillages électriques, la bonne stratégie adoptée ici est de placer le tableau et les réseaux dans l’enveloppe étanchée à l’air. Toutefois, la recherche de fuites avec la main et l’anémomètre met en évidence un fourreau électrique non étanche traversant vers l’extérieur pour la commande du puits canadien. Le passage d’air est important. L’entrepreneur colmate les extrémités de cette traversée.

11. Au niveau des parties basses, le film d’étanchéité est déchiré par endroit ce qui génère des entrées d’air indésirables. L’entreprise rectifie le défaut à l’aide d’une bande adhésive adéquate.

12. Le test révèle une valeur pour n50 = 1 vol/h, alors que la norme “maison passive” voulue est de 0.6 vol/h. On se rend ici compte de l’utilité de faire un test en phase chantier pour pouvoir corriger les fuites et obtenir le résultat voulu à la réception de la maison.

Valeurs cibles, obligation de mesure

Valeurs cibles

Valeurs cibles en démarche passive :

• n50 ≤ 0.6 vol/h

Pourquoi utiliser le coefficient q4 et pas le n50 ?

Conclusion : le sujet de l’étanchéité à l’air est un sujet à l’apparence complexe, qui renvoie à la démarche nécessaire à mener pour réaliser un bâtiment efficace et confortable. Pour autant, dès l’instant ou l’ensemble des acteurs du projet est impliqué et que la mise en œuvre est soignée, que l’on vérifie en phase chantier la présence de fuites à corriger, il est assez aisé d’obtenir une valeur mesurée au niveau du passif (voire dans certains cas des mesures 2 à 3 fois plus intéressantes !). Cela veut dire que le palier n’est pas infranchissable.
On retiendra également que les fuites d’étanchéité à l’air pouvant induire des dysfonctionnements sur la ventilation et des pathologies sur le bâti, il ne faut pas se contenter d’un résultat juste conforme à la règlementation. Il faut viser le meilleur résultat possible.

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