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Un enjeu de haute sécurité

L’isolation thermique en façade

Les objectifs de l’isolation thermique d’une façade sont triples : participer efficacement à l’économie d’énergie du bâtiment, participer à la réalisation d’un climat intérieur agréable aux usagers, et protéger le bâtiment en évitant en particulier tout problème d’ordre hygrothermique dans les parois verticales. En outre, les investisseurs performants ne construisent pas ce qu’il y a de moins cher à court terme, mais ce qui est le plus intéressant globalement, en intégrant le moyen et long terme, pour obtenir une rentabilité optimale.

A cette fin, le système d’isolation par l’extérieur doit avoir une résistance thermique pérenne et réaliser une protection hygrothermique du bâtiment.

Qu’il s’agisse de bâtiments d’habitation, tertiaires, industriels ou publics,  la qualité de la façade est décisive en matière de longévité et d’économie de toute la construction. Le choix de l’isolation thermique a un rôle important, parfois méconnu, dans la performance et la durée de la façade.

L’expérience a montré que de nombreux parements protègent un bâtiment entre une et cinq décennies, voire plus encore. Mais souvent, ce n’est pas le parement qui est le «maillon faible», mais l’isolant thermique. En raison des dégradations dues à l’humidité, aux variations de température, à la circulation de l’air, aux rongeurs, aux insectes (fourmis et autres bestioles indésirables), les pertes d’efficacité de l’isolation peuvent porter atteinte au parement lui-même et engendrer une diminution qualitative de la structure du mur.

L’étude de la physique du bâtiment appliquée à la façade permet d’optimiser les déperditions énergétiques, le bien-être des usagers et le bon comportement des parois. La structure des matériaux isolants utilisés et les qualités qu’ils gardent ou non dans le temps sont primordiales. La dégradation des isolants thermiques en façade coûte cher aux maîtres d’ouvrage.

Les diminutions de la qualité des isolants en façade (tassements, effritements, prises d’humidité, condensation, etc.) engendrent d’importantes pertes énergétiques. De nombreuses maçonneries mais aussi de nombreuses façades légères souffrent dans le temps de l’humidité et de corrosions. Les techniques d’assemblage le sont également. Deux sujets d’étude méritent l’attention pour atteindre le résultat escompté. Le premier consiste à concevoir des systèmes avec le moins de ponts thermiques ; le deuxième est qualitatif, il investigue les qualités physiques des isolants, les systèmes constructifs de façade et les risques induits au regard des conditions intérieures et extérieures du bâtiment (température et hygrométrie).

Ça mouille et ça use

Pluie, brouillard, rosée, condensations internes et de surface, remontées capillaires... sont par leur action hydratante mais dissolvante, la principale source de vieillissement prématuré de la pierre.

L'absorption puis l'évaporation de l'humidité par le matériau fini par augmenter sensiblement la faiblesse de ce dernier. Les dégâts dus au gel étant pour leur part directement liés à la structure poreuse du support. La dégradation mécanique qui en résulte se traduit alors par la formation d'esquilles aux bords aigus dans les zones les plus exposées. L'incidence de l'eau est également mise en évidence dans certains cas d'altérations chimiques du fait de pluies acides et au niveau de la biodégradation qui n'est que la conséquence indirecte de la présence d'humidité.

Outre à ces altérations dues à la présence d'humidité dans la pierre, s'ajoutent d'autres dégradations d'ordre physique, mécanique ou chimique. Ainsi les tensions superficielles engendrées par des dilatations thermiques sont à l'origine de fissurations et d'éclatements. Les sollicitations mécaniques statiques ou dynamique, notamment les vibrations dues à la circulation urbaine ; la corrosion chimique de la pollution sans oublier celle due aux lichens (mousses), ne sont pas à oublier.

Cinq concepts de façade

avec isolation thermique

Façade ventilée (fig. a)

Pierres, métal, bois, parements pleins, ajourés, perforés, verre… de nombreux matériaux sont possibles en façade ventilée. Cette technique consiste à mettre en oeuvre, le plus souvent sur une paroi en béton banché ou maçonnée, un isolant thermique, une ossature secondaire et le parement de la façade avec en sous-face de celle-ci un espace de ventilation. Parfois, une fois construites, ces parois peuvent ne pas correspondre thermiquement aux calculs thermiques théoriques, et cela pour des raisons physiques identifiables. Par exemple (fig. a1), la lame d’air venant de l’extérieur peut venir altérer les performances d’isolants qui sont perméables à l’air, notamment lorsqu’il fait froid, et plus encore s’il fait froid et humide. Autre exemple, le pare-pluie atténue des risques, mais il en crée d’autres, notamment lorsque des phénomènes de condensation se produisent en leur sous-face, réduisant la performance de la paroi, et qui mettent d’autant plus de temps à se dissiper qu’il y a la présence du pare-pluie (fig. g2).

 

Façade chaude (fig. b et c)

Il existe deux types de façade chaude. Dans un cas le parement (enduit, briquette, etc.) adhère à son support. Dans l’autre le parement (zinc, acier,…) est fixé mécaniquement, il n’y a pas de couche d’air destiné à la ventilation du système, cependant il y a une fine couche d’air sous l’habillage. Les isolations thermiques sous crépi sont courantes. Elles offrent l’avantage de l’économie de l’ossature secondaire. Solutions économiques, elles peuvent souffrir de vieillissement prématuré dû aux dilatations thermiques des isolants et à l’humidité qu’ils absorbent. Au final elles peuvent coûter cher au maître d’ouvrage (fig. b1 et c1).

 

Façade avec double mur (fig. d)

Cette technique met en oeuvre l’isolation entre deux murs, l’un (intérieur) étant porteur, l’autre (extérieur) servant de parement et de protection de l’isolation, avec un apport en inertie thermique intéressant. Dans cette technique, l’isolation est cachée : si elle était visible, on constaterait parfois bien des désordres thermiques. L’humidité du sol ou des murs peut souvent avoir accès à l’isolation (fig. d1), et des condensations peuvent se produire lors de certaines configurations hygrothermiques ; les insectes et les rongeurs faire des dégâts, les isolants s’affaissent parfois…, sans que l’usager ne s’en rende compte, sauf lorsque la finition intérieure ou extérieure finit par en souffrir (traces d’humidité en pied, décollements de finition intérieure…), ou lorsque la facture énergétique ne correspond pas, après quelques années, aux calculs théoriques initiaux.

 

Façade légère (fig. e)

Communément appelée bardage double peau, la façade légère permet des solutions économes en matériau, de faible poids et rapide de mise en oeuvre. Dans cette technique, l’air extérieur et son éventuelle humidité est en contact permanent avec l’isolation (fig. e1), car la peau extérieure est destinée à être étanche à l’eau, mais pas à l’air. Les risques de corrosions diverses et d’altération de la résistance thermique sont particuliers.

Minimiser les ponts thermiques

Les ponts thermiques issus des fixations nécessaires pour la mise en oeuvre des parements extérieurs doivent être minimisés car ils engendrent des pertes énergétiques considérables.

Différentes études ont permis de mesurer l’importance des déperditions de plusieurs systèmes d’isolation par l’extérieur.

Les déperditions de chaleur, en fonction des techniques de fixation utilisées, peuvent être de 10% à 50% (et plus encore) supérieures aux valeurs atteintes par l’isolation seule. Cet effet négatif augmente relativement encore si l’épaisseur de l’isolation est plus forte, du fait des ancrages nécessaires encore plus conséquents. Il s’accroit également en fonction de la perméabilité et des coefficients de dilatation des panneaux isolants.

L’indispensable analyse qualitative du couple matériau/technique d’assemblage

Les matériaux isolants, lors de la définition de leur conductivité thermique en laboratoire, sont testés dans des conditions bien définies. Nous n’avons, lors des tests, que peu d’humidité, pas de contrainte à la compression, ni de circulation d’air. On enregistre degrés de différence de température (test Acermi), et aucune de variation hygrothermique dynamique, etc… Une fois mis en oeuvre, l’isolant est au prise avec des contraintes réelles bien différentes. Les variations de température et d’humidité sont parfois d’une amplitude importante.

Aussi, pour obtenir un bon résultat, il est recommandé d’analyser qualitativement les matériaux au regard de leur coefficient de dilatation (fig. f1), des tassements possibles (fig. f2), de leur perméabilité à l’humidité (fig. f3), et de leur vieillissement potentiel. Est-il normal d’avoir une sensation d’humidité dans une maison chauffée et à priori bien isolée ? Il est aussi recommandé d’analyser le couple assemblages/matériaux. Par exemple, quelle est l’incidence :

– de la migration d’air et d’humidité en présence d’attaches et d’ossature secondaire ?

– des phénomènes de condensation nocturne, notamment en cas de forte baisse de température, notamment lorsqu’il y a un pare-pluie ?

 

Cas particulier des locaux à forte

et très forte hygrométrie

Locaux scolaires, vestiaires, restaurants, cuisines, laveries, piscines, industries,... sont autant de cas particuliers présentant une très forte hygrométrie. Peinture à refaire trop vite, cloquage des revêtements, décollement de faïence, corrosions de divers éléments du bâtiment, les problèmes qui sont d’origine hygrothermique sont nombreux dans ce type de locaux. Une façade qui ne donne plus satisfaction au bout de 15 ou 20 ans, est-ce une façade économique ?

Les schémas ci-joints (fig. a2 – fig. d2) exposent différents risques classiques pour les parois verticales en milieu humide. La température de rosée (cf diagramme de Mollier) est rapidement atteinte dans la paroi, et cela explique la raison de tant et tant de désordres. Dans le cas des façades légères (fig. e2), le problème est encore plus aigu et les désordres peuvent intervenir très vite.

 

Protection préventive contre les incendies

Souvent, après des incendies, tout le monde s’accorde sur la nécessité de mieux construire. Mais plus rarement le sujet de l’isolation thermique est abordé. Or, lors d’un incendie, l’impact des matériaux isolants en position verticale est particulièrement important. Lors d’incendies l’on s’étonne souvent de la rapidité de l’avancée et de la montée en puissance des flammes. Moins souvent l’on investigue les raisons de ce phénomène. Parmi elles on peut considérer la charge calorifique considérable de certains isolants, et leur rapidité à se sublimer. Comme la réglementation engendre la mise en oeuvre de volume d’isolation de plus en plus important, le comportement au feu des isolants devient crucial. Les normes européennes, plus sévères que les anciennes normes françaises (classement M), sont dorénavant opérationnelles mais de récents drames, dont celui d’un immeuble d’habitation collective à Dijon, ont amené les pouvoirs publics à étudier de nouveau le sujet.

Il est d’autant plus d’actualité de veiller à la prévention. En choisissant des matériaux de construction appropriés, si possible incombustibles, le risque qu’un incendie se déclare et surtout qu’il se propage, peut être nettement diminué.

 

Le risque des feux couvant et rampants en double mur

Les feux de ce type se propagent principalement à l’intérieur d’éléments de construction et passent souvent longtemps inaperçus. Entre le départ d’incendie caché et le feu ouvert, il peut se passer parfois plusieurs heures et jours. Les propriétés physiques de certains isolants recèlent le danger de tels feux couvants. L’une des explications est que l’oxygène de l’air peut migrer dans la couche isolante et alimenter des foyers à combustion et diffusion lente.

Les risques en façade chaude

Lorsqu’un feu se déclare de manière accidentelle ou volontaire en façade avec crépi ou parement d’éléments, il peut se propager rapidement, surtout si l’isolant est combustible, à cause du positionnement vertical des panneaux.

 

Les dangers avec les façades ventilées

Les isolants organiques sont de plus en plus rares en façade ventilée car la présence d’air dans l’espace de ventilation ajoute un risque supplémentaire. Une façade ventilée a cette particularité d’intégrer une cheminée d’air entre le parement et l’isolant, favorisant la diffusion et l’accélération des flammes en cas d’incendie. Le choix d’un isolant incombustible et étanche à l’air est dans ce cas fortement à recommander. Les drames humains lors d’incendie ne sont pas toujours dus directement aux flammes. Souvenons-nous de la catastrophe de l’aéroport de Düsseldorf, qui a fait 17 victimes en 1996, ou de celle du tunnel du Mont-Blanc, qui a coûté la vie à 39 personnes en 1999. Dans les deux cas, les émanations de gaz toxiques provenant de matériaux isolants ont été la cause des décès.

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