CONCEPTS CONSTRUCTIFS BÉTON & PEB

Résumé

Le PDF est un guide pratique pour la conception de détails constructifs pour les bâtiments résidentiels en béton conformes aux normes basse énergie et passif. Il fournit des conseils utiles pour une bonne conception, aborde les points d’attention tels que l’étanchéité à l’eau et à l’air, le transfert de chaleur et de vapeur d’eau, la qualité isolante des matériaux, et explique comment prendre en compte ces éléments dans la PEB. Le document présente également les législations PEB en vigueur dans les trois régions et propose une série de détails constructifs sous forme de fiches détachables et téléchargeables.

OBJECTIF

Cette publication est destinée avant tout aux concepteurs (architectes, ingénieurs…) de bâtiments résidentiels neufs dont la structure portante est réalisée en béton. Elle a pour objectif d’apporter un support technique dans la mise au point de détails constructifs tenant compte du standard basse énergie et passif, englobant dès lors les normes PEB en vigueur.

Articulée en deux volets, le document aborde d’abord les conseils utiles à une bonne conception, avant de proposer une série de détails constructifs sous forme de fiches détachables et téléchargeables.

Ces détails reposent sur les méthodes de construction actuelles et avérées. Le concepteur restera critique quant aux méthodes novatrices, le guide de conception développé ci-après lui permettant d’opérer en ce sens.

CONTEXTE

Le contexte actuel énergétique, environnemental, économique et législatif nous pousse à considérer des bâtiments à haute valeur énergétique, et à faible impact environnemental. Nous sommes dans la responsabilité et la nécessité de concevoir durablement.

Cette notion de « durabilité » impacte le choix du concepteur de manière bien plus étendue qu’il ne pourrait y paraître au premier abord. Le choix des matériaux, du système constructif, du degré d’isolation, de la mise en œuvre de cette isolation, autant d’aspects qui peu à peu s’éloignent d’une conception « de base » pratiquée de longue date.

Il n’est pas non plus inutile de rappeler que la consommation énergétique n’est pas uniquement liée à la taille du bâtiment, mais tient compte d’un rapport entre les surfaces de déperdition et les surfaces de plancher chauffé : mieux vaut donc rentabiliser le volume construit. Un ensemble de plusieurs milliers de mètres-carrés de bureau ayant une bonne compacité atteindra le standard passif à moins grand renfort d’isolant qu’un loft au volume complexe.

Le choix de construire en béton, s’il peut paraître moins « naturellement » durable que d’autres systèmes constructifs, revêt cependant des avantages non négligeables notamment en termes de quantification de l’énergie grise (1,2).

L’accent est également mis sur le confort en été et en mi-saison. L’inertie thermique bu béton limite en effet le risque de surchauffe (3). En période hivernale le temps de chauffe du bâtiment est certes plus long, mais la chaleur accumulée dans les parois ralentit le refroidissement.

CONTENU

La première partie de la brochure revient sur les notions de base applicables pour tout détail constructif à concevoir : étanchéité à l’eau, à l’air, transfert de vapeur et de chaleur au travers des parois.

Si jusqu’il y a peu le concepteur ne devait pas rendre de compte sur la manière dont il réalisait la liaison entre différentes parois, la législation PEB a quelque peu modifié la donne. En effet, découlant des accords scellés par le protocole de Kyoto, notre législation PEB inclut dans les trois Régions la prise en compte des déperditions dues aux nœuds constructifs linéiques et ponctuels, c’est à dire au droit des liaisons entre parois ou de pénétration d’un élément moins ou non isolé dans une paroi isolée.

Pour les bâtiments fortement isolés que nous concevons aujourd’hui, ces raccords entre parois nécessitent plus d’attention afin qu’ils n’engendrent pas de désordre pour la bonne tenue du bâtiment, comme par exemple la formation de condensation à la surface intérieure du raccord entre parois.

Les détails étudiés dans la seconde partie, proposent à la fois un concept constructif et l’analyse thermique avec la simulation par logiciel agréé (4

) du nœud. Chaque détail répond à la notion de nœud PEB-conforme et est assorti de sa valeur déperditive réelle. Les modes de construction étant très diversifiés, nous avons fait le choix de développer trois familles de « concepts constructifs » qui représentent bien la construction en béton telle que pratiquée :

• le mur creux ventilé « traditionnel » avec maçonnerie en blocs de béton porteurs ;
• le voile coulé soit en atelier soit sur chantier, et isolé par l’extérieur. Ce concept représente également les constructions en blocs de coffrage en béton ;
• le panneau sandwich, pouvant englober le prémur ou la construction en deux voiles coulés sur chantier.

Chaque détail proposé peut servir de base à la conception d’un nouveau détail pour tout projet particulier, les principes de base devant être respectés (stabilité, étanchéité, continuité isolante…). Par exemple le détail du pied de fondation d’une paroi verticale en panneaux sandwich préfabriquée peut être adapté facilement à une paroi verticale constituée de 2 voiles de béton coulé sur place, comme repris sur les deux détails ci-dessous.

PARTICULARITÉS Dans notre approche sur la performance énergétique, l’attention est avant tout portée sur le concept constructif « béton », et plus particulièrement la composition des parois verticales. Nous n’abordons pas spécifiquement les choix à faire en matière de performance énergétique plus globale pour les éléments constituant l’enveloppe.

Les concepteurs trouveront dans cette brochure une synthèse claire et pratique afin d’assurer la qualité constructive de leurs édifices et d’anticiper tout risque de désordre (5 ). Cette publication a été établie par la Fédération de l’Industrie Cimentière Belge (FEBELCEM), en collaboration avec des praticiens et des théoriciens spécialisés dans le domaine de la conception technique et énergétique de l’enveloppe des bâtiments.

2.Points d’attention pour la bonne conception d’un détail constructif

a. L’étanchéité à l’eau

Assurer l’étanchéité à l’eau d’un bâtiment peut paraître une évidence mais s’avérer l’être beaucoup moins lorsqu’il s’agit de la mise en œuvre. La réussite de la réalisation sera directement liée à l’attention portée à la conception. Le rôle du concepteur est donc déterminant, tout autant que le sera le soin apporté à la mise en œuvre.

Lors de la conception de chaque détail il sera nécessaire de visualiser mentalement quel pourrait être le chemin de l’eau. Cet élément « sournois » peut s’infiltrer par :

• effet ascensionnel : prévoir donc une protection contre les remontées capillaires.
• pression superficielle : il peut notamment s’agir des constructions enterrées, exposées à la pression de l’eau contenue dans le sol. Cette pression peut être variable, en fonction de la capacité du terrain à la drainer. Le concepteur prévoira donc les protections nécessaires pour éviter cette source de désordre.
• infiltration directe : les parois devront être conçues de manière à ce que le matériau exposé puisse recevoir l’eau directement (eau de pluie, eau par rebond, eau chassée par le vent…). Attention donc aux matériaux pouvant présenter une porosité importante : brique non adaptées, enduit non étanche, bardages ajourés, … A ce sujet, il est primordial de bien distinguer la qualité imperméable d’une surface et son pouvoir respirant (6 ).
• infiltration indirecte : il s’agira ici de l’eau qui est entrée dans le complexe de la paroi et pour laquelle un dispositif d’évacuation doit être prévu. C’est le cas typique du double mur avec coulisse ventilée. L’eau de cette coulisse devra être rejetée au moyen d’un dispositif adéquat.

Dans le cas particulier du béton, il est utile de penser à des bétons coulés hydrofuges, par exemple pour les dalles sur sol.

Pour chaque détail, il est impératif de ne pas poursuivre sa conception, sans avoir résolu ces différents points, sous peine de ne pas en assurer la viabilité. La pose des différentes étanchéités ne pourra laisser aucune faiblesse due à une discontinuité.

REMARQUE : le cas particulier de la coulisse ventilée La construction en double mur, à savoir mur porteur distinct du mur de parement, présente dans la plupart des cas une coulisse ventilée permettant d’évacuer l’eau de pluie qui aurait traversé le mur de parement. Sous certaines conditions la coulisse pourrait ne pas être prévue :

• si l’orientation de la paroi est telle qu’elle ne reçoit pas les pluies battantes;
• si la paroi est protégée par un dispositif permanent la mettant à l’abri des pluies battantes;
• si le parement est totalement imperméable (pierre naturelle ou brique vitrifiée par exemple), si l’isolant placé entre les deux murs est insensible à l’eau et que le parement présente un bon potentiel d’assèchement. Dans tous les cas le concepteur devra appliquer les règles de bonne pratique… dont la prudence fait partie.

Dans certains cas, on peut rencontrer des panneaux sandwich avec coulisse entre l’isolant et le panneau extérieur. Cette disposition doit être parfaitement justifiée avant de l’envisager, celle-ci nécessitant une mise en œuvre plus complexe.

b. L’étanchéité à l’air

Les déperditions thermiques d’un bâtiment proviennent :

• des pertes par les parois délimitant le volume chauffé ou protégé et leurs raccords (nœuds constructifs) : murs, sols, menuiseries, toitures ;
• des pertes par ventilation volontaire : ventilation hygiénique assurée de manière naturelle (peu contrôlée) ou mécanique (contrôlée) ;
• les pertes par infiltration/exfiltration : ventilation involontaire due aux imperfections de l’enveloppe isolante.
• Celles-ci peuvent occasionner, pour un bâtiment où aucun dispositif particulier n’a été mis en place, environ 7 à 8 fois le renouvellement du volume total d’air par heure… inutile de préciser que les calories sont entraînées par ce mouvement de l’air.

Heureusement le concepteur peut agir à chaque niveau :

• en isolant qualitativement ses parois et soignant les détails de raccord,
• en choisissant un système de ventilation bien dimensionné, étanche à l’air et judicieusement positionné,
• en ayant soin de prévoir les dispositifs d’étanchéité à l’air.

Pour ce dernier point, au même titre que la visualisation mentale du passage de l’eau, il sera nécessaire de s’imaginer les passages possibles de l’air.

Dans le cas des constructions en béton c’est essentiellement le béton même (béton apparent, panneaux préfabriqués) ou le plafonnage qui assurent l’étanchéité à l’air des murs.

Typiquement ces passages sont : les pourtours de baies, le réglage des menuiseries, les jonctions de parois de différents plans ou de différente composition, les éléments traversants (prise, gaine, trappe, régies) ou tout simplement entre les différents éléments d’étanchéité (jonctions entre lés et membranes). Le passage peut aussi se faire par une paroi poreuse : panneau bois mince ou non étanche, blocs mal rejointoyés ou ébréchés… On notera également les fuites vers les gaines techniques et les autres unités PEB du projet considéré si la stratégie requiert un test par unité.

Des dispositifs commerciaux spécifiques et leur bonne mise en œuvre assureront le meilleur résultat. Les conseils principaux à appliquer pour optimiser l’étanchéité à l’air lors de la conception seront :

• Eviter autant que possible les passages au travers de la « barrière » d’étanchéité : passage de gaines, passage de ventilations, emboitement techniques. Les blochets électriques et gainage engendrent des faiblesses s’ils ne sont pas scellés de manière étanche : la gaine sera scellée au ciment, le blochet au plâtre (si le mur est plafonné). Idéalement on veillera à placer les installations techniques dans le volume chauffé : coffret électrique, groupe de ventilation.

Ces pertes par infiltration/exfiltration peuvent être quantifiées au moyen du blower-door test ou test d’infiltrométrie (voir photo de la porte de test). Ce paramètre influence par ailleurs grandement les résultats PEB d’un projet : le débit de fuite par défaut est de 12 m3/h.m2 (dans des conditions de différence de pression de 50 Pa) ! La stratégie de test par unité ou sur un ensemble d’unités est primordiale et doit être intégrée dès l’esquisse pour tracer le périmètre d’étanchéité à l’air où les mises en œuvre doivent être validées. Enfin, ces mouvements d’air ne se limitent pas qu’à engendrer des pertes de chaleur. Ils peuvent aussi être à l’origine de désordres dans le bâtiment tels que :

Assurer la parfaite continuité des dispositifs d’étanchéité entre eux : plafonnage, membrane pare-vapeur ou frein-vapeur de toiture, étanchéité au pourtour des châssis, au droit des portes intérieures entre unités PEB et des doublages de murs mitoyens …

• le transfert de vapeur d’eau dans les parois, et par conséquent générer de la condensation interne ;
• la diminution de la performance des matériaux isolants qui pourraient être sensibles à l’humidité.
• la diminution de la performance des matériaux isolants par un passage d’air (photo ci- après d’un pied de versant par caméra thermique).

Au sommaire

1. Introduction : objectif, contexte, contenu et particularités
2. Points d’attention pour la bonne conception d’un détail constructif
   a. étanchéité à l’eau
   b. étanchéité à l’air
   c. transfert de chaleur et de vapeur d’eau
3. Qualité isolante des matériaux – Valeur lambda et épaisseur de l’isolant – Prise en compte en PEB
4. Législation PEB et comparaison pour les 3 régions
5. Définition des nœuds constructifs – Traitement – Prise en compte dans la PEB et conséquences

ANNEXES : NŒUDS CONSTRUCTIFS PEB-CONFORMES

• ‘maçonnerie béton’
• ‘voile béton’
• ‘panneau sandwich béton’

Le document est daté de mai 2020 et la photo de couverture est créditée à ZOOM Architecten – © archimedia.bens.