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Digeste de la construction au Canada, 1961-12
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Humidité dans les bâtiments canadiens
Digeste de la Construction au Canada
Division des recherches en construction, Conseil national de
recherches Canada
CBD 1F
Humidité dans les bâtiments canadiens
Publié à l'origine en décembre 1961. N. B. Hutcheon
Veuillez noter
Cette publication fait partie d'une série qui a cessé de paraître et qui est archivée en tant que référence historique. Pour savoir si l'information contenue est toujours applicable aux pratiques de construction actuelles, les lecteurs doivent prendre conseil auprès d'experts techniques et juridiques.
Voici le premier des Digestes de la Construction au Canada, publications que la Division des Recherches en Construction a l'intention de publier mensuellement. Chaque Digeste ne traitera que d'une seule question et il présentera avec autant de précision et de clarté que possible un sommaire de cette question destinée à l'information de ceux qui ont affaire aux problèmes du bâtiment. Ce genre de digeste a déjà paru en Angleterre sous le nom de Building Digests publiés par la British Building Research Station à laquelle nous adressons nos remerciements pour les conseils précieux qu'elles nous a donnés.
L'humidité est l'un des plus graves problèmes auxquels on doit faire face dans la construction et l'utilisation des bâtiments canadiens. Les basses températures extérieures de l'hiver donnent lieu à de la condensation à la surface et à l'intérieur des murs et des fenêtres et elles tendent à produire dans les bâtiments de basses humidités relatives. On doit s'attendre à de graves difficultés lorsque des humidités mêmes modérées se trouvent à l'intérieur des bâtiments à moins que le constructeur n'ait bien compris ce qu'est l'humidité et comment elle travaille sur un bâtiment.
Il est important de noter que ce qu'on appelle généralement l'humidité est en réalité l'humidité relative. C'est une mesure de la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air exprimée en pourcentage de la quantité maximum de vapeur d'eau que l'air peut renfermer à la même température. Lorsque la température change l'humidité relative change aussi étant donné que la capacité de l'air à retenir la vapeur d'eau augmente avec la température. On établit des courbes psychrométriques pour représenter ces relations. La figure 1 montre une telle courbe simplifiée.
Figure 1 Chauffage et refroidissement des mélanges d'air et de vapeur
Le contenu de vapeur d'eau de l'air au point de saturation, pour diverses températures est figuré par la ligne de saturation de la figure 1. Lorsqu'un mélange d'air et de vapeur est chauffé ou refroidi sans qu'on y ajoute ou qu'on en retire de l'humidité, le "processus" qui en résulte peut être représenté par une ligne horizontale sur la courbe. Le développement ABC représente l'air d'une pièce à 75°F et 40 pour cent d'humidité relative qui est refroidi au contact d'une fenêtre froide. Lorsqu'il est refroidi à 49°F le mélange devient saturé. S'il est refroidi
davantage, de l'humidité sera enlevée au moyen d'une condensation sur la vitre froide. Cette situation existe dans la plupart des bâtiments et lorsqu'on la comprend bien on est mieux à même de faire face aux problèmes d'humidité.
Humidité dans les bâtiments
On sait depuis longtemps que les bâtiments canadiens chauffés à des températures
confortables ont des humidités relatives généralement très basses en hiver. L'air extérieur qui pénètre dans un bâtiment en hiver a une faible teneur en humidité. Lorsque ce bâtiment est chauffé on obtient une faible humidité relative à moins que de grandes quantités d'eau ne soient évaporées à l'intérieur du bâtiment. Ce phénomène est indiqué à la figure 1 par le développement D E qui montre que l'air en provenance de l'extérieur à 20°F et 100 pour cent d'humidité relative n'aura que 12 pour cent d'humidité relative lorsqu'il sera chauffé à 75°F. On devra augmenter la teneur en humidité de 0.2 à 0.74 pour cent afin d'obtenir une humidité relative de 40 pour cent.
L'humidité relative qu'on trouve à l'intérieur d'un bâtiment dépend de la teneur en humidité de l'air extérieur, du degré de ventilation, de la vitesse à laquelle l'humidité se perd par les portes et les fenêtres et de la vitesse à laquelle l'humidité se mélange à l'air à l'intérieur du bâtiment. Ces facteurs varient beaucoup d'un cas à l'autre.
La température moyenne de janvier à Vancouver est de 39°F tandis que celle d'Ottawa n'est que de 10°F. L'humidité relative extérieure est à peu près la même pour ces deux villes: 88 pour cent. Cependant, lorsque l'air extérieur ayant ces caractéristiques est chauffé à 75°F l'humidité qui en résulte pour Vancouver est de 25 pour cent tandis que pour Ottawa elle n'est que de 5-½ pour cent. Les humidités relatives des bâtiments publics ayant un fort degré de ventilation et une faible production d'humidité correspondent bien à ces chiffres. Lorsque la ventilation est au minimum réglementaire de 10 pieds cubes par minute et par personne
l'évaporation fournie par les occupants devient très importante et elle résulte en humidité de 60 pour cent à Vancouver et de 45 pour cent à Ottawa.
Dans les maisons d'habitation la situation est quelque peu différente de celle des bâtiments publics étant donné que dans ces maisons on réduit souvent la ventilation à un minimum afin de faire des économies de combustibles. Par ailleurs il y a de nombreuses sources d'humidité dans les maisons d'habitation. Le perte de chaleur par transmission de l'habitation canadienne moyenne est d'environ 0.04 Btu par pied cube et par degré de différence de température entre l'intérieur et l'extérieur. La ventilation ou les infiltrations d'air majorent ce coefficient d'une valeur de 45 pour cent pour chaque changement d'air horaire. Dans de nombreuses maisons l'espace fourni pour chaque occupant est d'environ 2000 pieds cubes; le changement d'air horaire nécessaire pour la ventilation au minimum réglementaire de 10 pieds cubes par minute et par personne, sera seulement de 0.3. On ,voit donc les avantages que l'on obtient en
matières d'économie de combustibles lorsqu'on réduit la ventilation. Il est vrai par exemple que des portes et des fenêtres mal ajustées peuvent souvent provoquer beaucoup plus qu'un changement d'air par heure.
On a constaté qu'une famille moyenne de quatre produiera par ses activités ménagères normales environ 0.7 livres de vapeur d'eau par heure mais que cette quantité peut aller jusqu'à 2 livres par heure les jours de lessive. On peut se servir de ces quantités pour calculer les taux de ventilation auxquels 40 pour cent de l'humidité relative sera maintenue dans la maison pour les conditions moyennes de janvier à Vancouver et à Ottawa. On a calculé que pour Vancouver le taux de ventilation doit être de 0.40 changements d'air par heure
normalement et de 1.1 les jours de lessive; pour Ottawa les taux doivent être de 0.25 et de 0.65 changements d'air par heure. Étant donné qu'il suffit de 0.3 changements d'air par heure pour avoir une atmosphère fraîche on peut en conclure que la plupart des maisons sont suffisamment humidifiées au moyen des sources ménagères de vapeur d'eau si les taux de ventilation sont minima. Lorsqu'on provoque de grands dégagements de vapeur d'eau il y a heu d'augmenter considérablement le taux de ventilation afin d'empêcher l'humidité relative de dépasser 40 pour cent.
Les chiffres donnés ci-dessus concernent les maisons modernes moyennes construites de façon étanche et ayant un volume relativement petit par occupant. Les maisons plus vieilles et plus grandes, à plusieurs étages, ayant des fenêtres mal jointes et fournissant un grand volume par occupant auront inévitablement des taux de ventilation élevés et leurs propres sources
d'humidité pourront être assez limitées. Dans ce cas les humidités extrêmement basses peuvent équivaloir à celles qu'on a calculées pour les bâtiments publics pour les conditions moyennes de janvier qui étaient de 25 pour cent pour Vancouver et de 5-½ pour cent pour Ottawa et elles peuvent même être inférieures pour des périodes de températures
extrêmement basses. Abstraction faite des sources naturelles d'humidité il y aura lieu d'ajouter 9.6 gallons d'eau par jour si l'on veut maintenir une humidité relative de 40 pour cent à 75°F pour chaque volume de 10,000 pieds cubes, pour un changement d'air par heure, l'air extérieur étant saturé à 20°F.
Tandis que de grandes maisons ayant des taux de ventilation élevés auront de faibles teneurs en humidité à moins que l'on ne se serve d'humidificateurs il est probable qu'une grande proportion des maisons actuellement en construction auront suffisamment d'humidité grâce aux sources naturelles intérieures.
Limites supérieures de l'humidité en hiver
La condensation place une limite à l'humidité que les bâtiments canadiens peuvent tolérer en hiver. La formation d'une condensation visible sur les surfaces intérieures des fenêtres, des murs, des planchers et des plafonds dépend du rapport qui existe entre l'humidité relative maintenue dans la maison et le degré de refroidissement produit sur les surfaces en question. Bien qu'elle soit courante sur les fenêtres en hiver la condensation visible n'est pas aussi dangereuse que la condensation cachée laquelle peut se produire dans les toits, dans les greniers et dans les murs. La vapeur d'eau peut passer au travers des revêtements intérieurs des murs, elle peut traverser les plafonds ou encore elle peut être entraînée par l'air dans des
fissures jusqu'à ce qu'elle rencontre des surfaces froides sur lesquelles elle se condense. Lorsque les surfaces sur lesquelles la condensation se produit ont pendant longtemps une température inférieure à 32°F il se forme du givre. Dans les régions les plus froides du Canada, si l'on n'empêche pas la vapeur d'eau de traverser les murs ou les plafonds, il n'est pas
impossible d'avoir une accumulation de gel d'une livre par pied carré de mur ou de toit. Cela correspond à un gallon d'eau pour chaque espace entre les montants d'un mur à pans de bois. Cette eau d'ailleurs peut faire son apparition en quelques heures lorsque la température s'élève.
Il ne sert pas a grand chose d'essayer de donner dans un bâtiment une humidité relative supérieure à celle pour laquelle la condensation visible commence à se produire étant donné que l'humidité ajoutée se dirigera vers les surfaces froides où elle s'accumulera. On montre au Tableau 1 les humidités relatives maxima que l'on peut avoir dans des pièces à 70°F sans qu'il se produise de condensation. condensation.
Tableau 1. Humidités maxima sans condensation sur les fenêtres
Températures extérieures
en °F
Humidités relatives à 70°F Fenêtre simple Fenêtre double Vent Pas de vent Vent Pas de vent
+20 24% 41% 53% 61%
0 12% 27% 41% 49%
-20 6% 17% 32% 39%
-40 2% 10% 23% 31%
Il y a lieu de noter que les doubles-fenêtres permettent d'avoir des températures plus élevées sur les surfaces intérieures et que par conséquent elles assurent des teneurs en humidité plus élevées sans qu'il se produise de condensation.
En se servant de garnitures isolantes, de papiers coupe-vapeur, de systèmes de ventilation au grenier, il est possible maintenant d'avoir des maisons bien construites capables de garder des teneurs en humidité pouvant produire une certaine condensation sur les fenêtres mais rien de plus. La plupart des bâtiments publics et commerciaux ne sont pas construits compte-tenu des mêmes normes d'isolation thermique et d'arrêt de la vapeur que les maisons à pans de bois et c'est pourquoi elles ne peuvent pas tolérer les mêmes humidités relatives. En réalité une grande partie des bâtiments modernes construits avec beaucoup de verre et de métal
n'éviteront de sérieux problèmes de condensation que si les humidités relatives intérieures sont maintenues à un bas niveau par temps froid.
L'humidité dans les vieilles maisons et dans les bâtiments publics et commerciaux qui ne sont pas spécialement conçus pour résister au passage de la vapeur d'eau ne doit pas excéder 20 pour cent aux températures sous zéro. Pour les humidités intérieures de 50 pour cent à des températures extérieures sous zéro il faut utiliser des garnitures isolantes et des coupe-vapeur. Il faut éviter les couloirs de faible résistance à la chaleur constitués par le métal ou la
maçonnerie solide à l'emplacement des colonnes, aux bords des dalles de parquets et de toits et autour des fenêtres. Ou encore il faut leur donner un traitement spécial afin d'éviter les surfaces intérieures froides. De plus on doit avoir recours à des doubles-fenêtres ou môme à des triples-fenêtres. Les bâtiments industriels comme les usines de textile où l'on doit avoir des
teneurs en humidité relatives de 70 à 80 pour cent exigent encore plus de précautions quant à leur conception. On devra peut-être éliminer les fenêtres, installer des coupe-vapeur spéciaux et faire pénétrer de la chaleur dans certaines parties du bâtiment afin que les températures de surface soient suffisamment élevées. Les toits, dans ces conditions, présentent un problème spécial. Il est clair qu'un grand nombre de problèmes se posent et que bien des dépenses sont à faire lorsqu'on veut maintenir une haute teneur en humidité.
Effets de l`humidité relative sur les gens
On admet depuis longtemps que le confort thermique dépend en grande partie de l'humidité relative et qu'il faut augmenter la température lorsque l'humidité relative diminue. On étudie actuellement les résultats des travaux de recherche sur lesquels sont doubles-fenêtres les présentes conclusions. Il est maintenant évident que les conclusions tirées des travaux antérieurs s'appliquaient principalement aux sensations thermiques expérimentées sur des périodes de temps limitées par des personnes ayant quitté une pièce pour une autre dont la teneur en humidité relative était différente. Les gens qui sont exposés pendant longtemps à la même humidité relative à des températures confortables ne percevront que de faibles
changements dans leurs sensations thermiques de confort pour une vaste gamme d'humidités relatives, à condition qu'ils ne transpirent pas.
On n'a pas de preuve concluante permettant de savoir si, soit les humidités élevées, soit les basses humidités sont par elles-mêmes préjudiciables à la santé des gens normaux. il semble logique d'assumer que, en général, les extrêmes humidités sont indésirables et qu'il est
souhaitable de conserver des humidités relatives à des valeurs entrant dans une gamme assez vaste allant de 30 à 70 pour cent. Il n'existe cependant aucune base solide permettant d'établir de telles limites en ce qui concerne la santé et le confort de la plupart des gens.
Conclusion
Pour bien faire il serait souhaitable d'éviter les fortes teneurs en humidité dans les bâtiments pour éviter leur endommagement. Par ailleurs il serait bon de maintenir dans les bâtiments une humidité constante toute l'année afin d'éviter les déformations de tous genres qui pourraient se produire dans les matériaux et dans les meubles. Cependant les conditions de l`hiver canadien rendent cela très difficile. Même les humidités modérées dans les bâtiments peuvent produire de la condensation en surface et à l'intérieur des murs par suite des grands gradients de températures qui existent dans les murs en hiver. La meilleure réponse dans de nombreux cas où les humidités plus élevées ne sont pas nécessaires sera de permettre à ces humidités de descendre à de plus bas niveaux. Dans les bâtiments ayant d'importantes sources d'humidité il y a lieu de prendre des mesures pour éliminer la vapeur d'eau et éviter la condensation. Il faudra toujours songer aux difficultés qui peuvent être créées dans n'importe quel bâtiment donné avant d'y introduire un système humidificateur additionnel. Lorsque des humidités relatives moyennes ou assez élevées sont nécessaires il y a lieu de construire des bâtiments spécialement conçus.
