Amélioration de l'isolation : une étude de cas

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Amélioration de l'isolation : une étude de cas

Strelka, C. S.; Burn, K. N.

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NOTE

D'

INFORMATION

SUR

LA

CONSTRUCTION

C.S. Strelka et K.N. Burn

AN.A

LYZFD

5$visim

aes recherches en bgtfment, Conseil national de recherches du Canada

T r a d u i t de lfanglais par C. Jean

AMELIORATION

DE LI ISOMTION

-

UNE

ETUDE

DE CAS

Par

C.S. Strelka et

K.N.

Burn

INTRODUCTION

l'automne de 1978, la Division a eu I'occasion de suivre les

travaux d'amElioration de Itisolation d'une maison de dewt Qtages, 3

osaature

B

claire-vole, situde dam

un

des v i m quartiers drOttawa. Parce que la maison appartient 3 un organisme de service s o c i a l et que la

plupare des piece8 I-E serveat que de temps B autre, pour d e s rfiunions, l'obseroaLfon n'a pas pas6

de

p r o b l k s . Toutefois, en rafsan de la

prbsence d'un concierge

B

demwre, la tempgrature de la maison e s t toujours maintenue

2

un nfveau confortable, et c e l l e c i petit donc etre coasid6rGe conme un b l t f m n t dthab%tation normale.

La

_{maison forme la}

p l u s grande partie dlun duplex in%alenaent &visa.

La premiGre mise en oeuvre de llisolation au-dessus du plafond

supgrieur s'es t riZvi516e dgfectueuse ; c e t t e situation a Gt5 corrigee vers

le milleu de la saison de chauffe. On a donc enregistre la consommarion

i5nergEtique dans trois conditions : sans i s o l a t i o n ; avec isolation des mrs et i s o l a t i o n dgfectueuse du plafond ; et, en£&u, apr2s correction d e

l'isolation du plafond.

DESCRIPTION DE

LA

HAISON

E x t 6r ieur

Le batiment, qui comprend deux unit& de logemnt, a Gti5 6rig6 avant le dgbut du s i k l e . La construction ossature 3 clatre-voie

s161Pve sur deux g t a g e s , et un espace d'un d t r e de haut, v e n t i l g , &pare

le plafond supgrieur du toir p l a t . Le parement de la f q a d e sur la m e , orient& g lvest, conslste en un stucco de cimnt sur lattfs. Au-dessus

de la viiranda =st adaagg un solarium non chauffi3, nnon i s o E , dont l e s ouverturea sont fermEes par tan vftrage simple, et qui e s t support6 sur des po

teaux

de

bof s

( f i g . I )

.

La

Eqade nord, qui dome sur une ruelle

-

large de troia d t r e s , a St& enduite de la m i h e fason (fig. 2). A

l ' a r r i k e , un ajout d'un Stage abrite la cuisine ( f i g . 3). De ce

cat&

de la malson

(3

l'ouest), le parernut, y compris c e l u i de l'ajout, e s t aussi un stucco sur lattfs. Un bardage d*aluminim recouvre le porche a r r l k e non chauff6. Le mur sud de la portion EtudiQe ne donne pa8 sur

I'extsrieur ; il forme la paroi mitoyenne des deux unitiis de logemnt e t

consiste en une oseature de bols Zi laquelle est fixE un revgtement

f n t e d d i a f r e de panneaux qui e s t recouvert, dea deux cat&, d'un l a t t i s en p l t t r e . La &me construction et la m e fiaition intbrieure ont &t6 eaplayges pour tous les mre extsrieurs ( f i g . 4 ) . fie toat plat s ' i n c l i n e

t r h lggsrement Vera l'avaloir intgrieur. Un vide sous-toit support6 par

ane construction osaaturk s t 6lSve

B

anvfron un d t r e as+-dessus du

Les figures 5 e t 6 mntrent les plans d'gtages de la portion observEe du batimeut e t indiquent ;'usage de chaque p i k e , La f inition inthrieure des mrs et des c l o i s o n s coasiste en dn eoduit d~ plstre sur l a t t i s de bof s , appuyg sur des panneaux de 1 3 mm d16paisseur.

Toutes les fenetrea du b%timent sont des f e d t r e s B guillotine

B

s h p l e vitrage montks dans un cadre en bois e t d o u b l k s dtune contre- feustre, ggalement

2

guillotine, dont le cadre d 7 ' a l d n A u m e s t fix6

B

la face extgrieurc du b a t i de b o i s de la predsre fentitre.

L e s murs de fondation sont f a i t s d'urre macpnaarie de pferre d'environ 300 rn d'spaisseur, non f i n i e 3 ltint6rieur. Le programme

d'am6lioration nTincluait pas l'isolatim des fond at ion^.

Chauf f age

Le gSni5tateur-pulseur d'air c h u d (Beach M137, puissance u t i l e 40 150 W) aliment6 au mazout e a t sltui5 au sws-sol.

Ca- fl a 6t& dit plus haut, l e s deux uniths de c e t t e maison

jume1"ee ont EtiZ rhoviEes en &me temps. L'entreprenetrr a recormnand6 de

poser un pare-vapeur de polygthylsne s u r le plancher du v i d e sous-tait et du comble de l'ajout e t de souffler ensuite un i s o l a n t en vrac d e fibre cellulosique, a f i n de couvrir, jusqu83 une i5paisseur d'environ 200 mm,

t o u t e la superf icfe du plancher. La valeur

de

rssistance thesmique

proposh &aft de RS1 6,2, Gelon les calctsls des auteurs, fond& sor la quantitd d'isolant factur& au c l i e n t , la valeur d'isolation avait dG, en f a i t , Stre 6 v a l d e 3 RST 5,l. Le &me type d'isolant en vrac a B t B

ewloy6 paur l e s murs errtikieurs.

Dans une ossature 3 claire-voie, les solives d e plancher reposent

sur des lambourdes

a

l a face interne des poteaux plutfit que sur des

lisses, cornwe c'est le eas dans une charpente 2 plate-forme. Cette

disposition rend ltaccks aux c a v i t h anrrales par le haut relativearent facile. On a done rempli l a vides entre l e s poteaux en soufflant de

1'i~olanr en vrac 3 partir du v5de sms-tuit. Pour remplir leg c a v i t k murales sous les fengtres, on a per& dee trous d'environ 25 mts dans le dessus des appuis. ta rgststaace t h e d q u e des mrs extgrieurs a &t&

&vaiu&e par l'entrept~neur 3 BSI 2,8 ; les c a l c u l s ant confirm5 cette estimation. Le 20 octobre 1978, lea travaux gtaient achevgs.

S e l w la facture prbseac&c par l'entrepreneur aux praprigtaires,

46

sacs dlisolant (0,33 IT? par sac) avaient tit6 employgs pour i s o l e r le

vide sous-toit et 42 saw avaient 6 t B s o u f f l S s dans les cavitgs mrsles. La quaatitE de matEriau emplay6 a 6t5 c a l c u l k come s u i t :

Vides sous- t o i t

Aprss reduction de

10%,

tmnpte tenu de l'espace occupg

p a r lee s o l i v e s , etc.

...

= 6 8 , 5 5 m2

En supposant une gpafsseur d'isolant Qgale 3 la

profondeur des solives, ctest-5-df re 200 rn, le volume.

.

= 13,7

d

Isolant mis en oeuvre

-

46 sacs de 0,33 m3 chacua

...

= 15,2 m3

Murs extgrieurs

AprSs d6ductioti des ouvertures d e s portes et: des

fenstres

...

...,....,

...

...

= 139 n?

Cavitg lrmrale

...m...

= 100 mm

....

Volume l i b r e de la cavitg (mofns 20% pour l'ossature) = 1 1 , l m3

Isolant d s en oeuvre

-

42 sacs de 0,33 m3 chacun

...

= 1 3 , 9 m3 Le cotit total de main-dfoeuvre et de matgriaux s'est &lev4

a

$1 3 5 0 .

En fEvrier

1979,

une Qtude thermographfque partielle a 5t6 f a i t e

de lfext6rieur e t de l l i n t & i e u r du batiaent r h o v g , 5 l'aide d'un

appareil de thermovlsion AGA 680. L'enveloppe a dtabord &ti5 balayge,

puis on a photograph18 les points oii les t h e r m o g r m s avaient r h i 5 l E des pertes de chaleur p l u s glev&es que la normale. Au monient de l'examen, la

tempgrature 3. ItiatSrieur de la maisan gtait de 24°C. Un proc"ed&

analogue a b t E a p p l i q d 3 l'inspection de lVextGrfeur du bgtiment, mais

en raison dtune tempgrature de -lS°C, suffisante pour geler les a p p a r e i l s

a p d s environ une demi-hwre de travail, trais photos seulement ant

5ti5

prises de l1ext6rieur.

La lfste qui suit donxle ltinterpr6tatton de quelques thermogrammes caract&istiques, L e s nuances de g r i s , q u i v o n t du noir au blanc,

indiquent les diffgrentes temp6raturea

de

surface du matgriau. L e s r6gions l e s p l u s froides sont noires et l e s riigione les plus chaudes

a p p a r a i s s e n t blanches. Du cbtE intgrfeur, un mur bien i s o l e e 8 t plus

chaud qu'un autre q u i ne l'e8t pas, parce que llfsolant rGduit la perte

de chaleur de ltintiSrleur vers llext&rfeur. Le m f m e mur vu de

l'extiirieur apparaPt plus froid que l a s partfes non ou ma1 i s o l k s , parce

que

I'

isolant retarde la conduction de la chaleur de llfntErieur vers la

surface cxtSr1eure. L e s numgros des t h e m o g r a m e s et: leurs emplacemeats sont i n d i q u h sur les plans dtGeages des figures

5

et 6 .

f i g , 7 : la f a ~ a d e principale du bttiment indtque une perte de chaleur par les featres et par la partie sup&rfeure non

isolge du mur extgrieur au niveau du v i d e sous-comble, en raison des f u l t e a dFair ou des pones thermiques vis-a-vis de l'ossature de bola, aLnsi qu'uae perte par e x f i l t r a t i o n

de l'air 3 travers le solarium non is016 au-dessus de la

vdranda ;

f i g . 8 : la partie f r o l d e d'un mr d ' u m des salles de rgunlon au rez-de-chaussk indique un manque d'isolant ;

fig. 9 : l'angle f o r d par le wrr exterieur 5 la j o n c t i o q du garde-

manger et d'une des salles de rgunion indique 1 'iasuf fisance w 1 'absence d' isolanr ;

fig.

IQ

: un c o i n f r a i d dans la salle du courrier g I'Etage ;

f i g 1 : une photographie extgrieure montrant l'emplacement de ce

coin ;

fig. 12 : la diaganale qui apparaTt

2

l'extr6mi~h infi5rieure d'une rEgion sombre indf que 1' emplac-nt d'un g l h e n t

d'ossatufe qui a bloqug le passage de I'isolant ; la cavitg anrrale en dessous de c e t b l h e n t n t a danc p a s 6t6 isolge. Le thermograreme indique Egalement une mauvaise i s o l a t i o n au coin sud-ouest du batiment ;

f l g . 13 : le plafond de la s a l l e de bain de 1 ' s - t a g e w n t r e des endroits non i s o l h 3 l'emplacement des s o l i v e s , prSs du

mur extgrieur ;

fig. 14 : une isolation insuffiaante

3

l1extr~mit6 du plafond et 3 l'angle des mrs extgrieurs dana la chambre B coucher de ltbtage,

A p r h ll&tude thermographique et 1*6valuatiou preliminaire des thermogramms, on a procGd8 3 lrinapection de Ifisofant. Cornme il

n'iitait pas p e d s d'effectuer un sondage destructif des mrs e x t k i e u r s ,

cette inspection s ' e s t rgduita

a

l ' e x a m n vfsuel du vide sws-Loit,

lequel a confirm5 les rEsultats des Studes thermographiques. L'isolant

i5tait inggalemenr r g p a r t i et certain8 espaces entre lea a o l i v e s ,

particuli8rement

2

la pEriph6rfe et aux coins du toit, g t a i e n t v i d ~ s . L' installateur, par manque d'espace ou pour plus de cormnoditg, s F e s t tenu

dana l'auverture de la trappe du plafond et, de 13,

a

sauffl6 l'isolant

tout autour. Ainsi, les s o l i v e s de p l a f o u d perpeadiculaires 3 la

directfort du 3et ont f a i t obstacle 2 celui-ci. L'isolant s'est donc

accumulg sur un cfit6, t a a d i s que de l'aatre, la quantitg d'isolant iitait minime. Lea espacee ont &ti6 convenablement r e m p l i s prSs de la trappe, mais plus l o i n , le long du p g r i d t r e du plafond, il n'y avaf t pas, w

presque p a s , d'isolant (fig, 15

a

17). Le cas a &t& port6

A

17attention de l'entrepreneur, qui y a r d i 6 en ajoutant 26 sacs d'isolant et en nivelant t o u t e la surface 2 lmaide d'un rateau, de facon 2 obteair une

gpaisseur unifo- d t enviroa 200 mm.

kjtaisseur de llisolant du plafond avant et apres inspection

Thi5orf quement

,

les 15,2 m3 d

'

i s o l a n t d

'

abord employ6s auraient dD

recouvrfr t o u t le plancher du vide sousctoit jusqu'a une gpaisseur d e

les s o l i v e s , l'fipaisseur d'isolant aurait di &re encore plua grande. Selon Bomkrg et S h l r t l f f f e (1978), une couche d'isalant de f i b r e

cellulosique s o u f f l k sur des surfaces planes se t a s s e d'environ 20%

durant et aprSs la d s e en oeuvre. Compte tenu de ce facteur, la couche d'isalant dans le vide ~ o u s - t o i t aurait t o u t de &me

d6

avolr 175 mm

df6paisseur, ei l'isolant avait 6ti5 convenableinent appllqu8, D e s

ikonodes Snerg&tiques molns importantes que pr'wues a p r k les premiers

travaux d ' a d l i o r a r i o n et l'fnspection visuelle du vide sous-toit o a t can£ i d que la couche d' isolant n' avait pas 1' gpaisseur voulue.

LW6paisseur fix& et lee kconomics prgvues, n'ont Qte atteintes qutapr2s l'adjonctioa de 26 sacs d'isolant et le nfvellement de la c a c h e

a

&galit& avec le dessus des solives. L e s 26 sacs ont gpaissi la couche de 100 mm sur toute la surface du planeher.

D'aprSs les c a l c u l s et l'fnspection, trois conclusions peuvene

&t,re

tireee

:

a) le materiau fsalant se tasse de beaucmip plus de 20% aprSs avoir

E t 5 aoufflG ;

b) les deux unit'es de logement ayant Q t G r h o v g e s au &me moment,

une plus grande quantitg d'tsolant que celle prgvue par

llentrepreneur a 6tb souffl& pour l'autre unit& ;

ou c) la qwntitE d'isolant pr6cisEe n'a pas Bt6 employge, p a r t i c u l i k e m e n t dans le cas du vide sws-toit.

T o u t semble indiquer que la troisi2me conclusion est celle qutil

faut retenir.

C O M f m S O N DE

LA

CONSOWTION DE COMBUSTIBLE A V H &T A P ~ S LES TRAVAUX

D

'AMELIORATION

Le tableau I fndfque la consommation de mazout duraat la saieon d e chauffe :

1) avant l ' a d l i o r a t i o n de Itisolation ;

2) pendant les quatre mois et deaai avant que l'isolatfon du t o i t ne

s o i t refaite ; et

3) aprh la prise de mesures correctives.

Tableau 1 Consommatfon riEelle d e combustible

Periode

ds

Consownation de X de Degrgs-jours X de

chauf fe combustible, (1) (DJ) 1 8 * ~ m3

I)

oct. 1977

-

avril 1978 8 215 100 ,O

4

416 100,O

2) oct. 1978

-

avril I979 6 816 83,O 4 219 95,5

Xle tableau I Indique, sur la base des degrs-jours, que l ' h i v e r

1978-1979 et celui de 1979-1980 Qtaient p l u s doux de 4,5% e t 9 , 5 %

respectivement que l'hiver 1977-1978-

Affn de faciliter la comparaison e t dt&valuer les 4conomies

dv6nergIe r k l l e s , on

a

calmlb 3 nwveau la consommtZon de combustible des ssisons de chauffe 1978-1979 o t 1979-1980, en leur accordant cette

f o i s le &me nombre de degr8~-jours que la saison de chauffe 1977-1978,

Le tableau IT d o n e les rdsultats aprss correction :

A.,, conso-tian r6elle de combustible pout la saison de chauffe

1977-1978 ;

Aid.

consorumtion r & l l e de combustible pour chaque saison de

chauf fe ;

k-.

c o u s o ~ ~ ~ ~ s a t i o n d e c o m h s t i b l e corrigh pour la saison vie& ;

DJ... la diffsrence en paurcenhge de degrgs-jourrt entre la saison de chauffe 1977-1978 e t la saison de chauffe vfsge ;

S.., &canodes de combustible pour des saisons de chauffe dtun nombre

&gal de degrgs-jours.

Tableau I1 Consommation de combustible et

Pgriode de

chauf f e

Le contrale de lFop6ratfon de ri5fection de cette maison a montrg que, &me avec les ~ l l l e u r e s intentions e t l'emploi de techniques silres, l'isolation d'espacea confinds et de cavftgs murales f e d e s n'est pas e t ne p e u t sans doute pas E t r e parfaitement efficace. I1 y a de fortes

chances pour q u e lee travaux ne donnent pas l e a rgsultats escomptiis,

a

moina que l'entrepreneur propose ou que le proprigtaire exige un examen

thenmgraphique a p r h l'installation de l'ieolast et que le proprigtaire

Prenons, p a r exemple, le themgrimme

de

la figure 12. Celui-ci a rSvi5Le la prgsence dturt 615meat d70esature p l a d en diagonale dads le m r extgrieur, q u i a empSch8 le r q l i s a a g e adEquat de la caviti5 murale.

AprSs uue premiPre inspectlon, ltentrcpreneur a supposE que la maison

6 t a i t une construction S ossature

a

claire-vois de d e w Btages. I1 ne

pouvait savoir que le second &age avait St6 ajoutt5 par la suite.

L t B L h e n t e n question f a i s a f t sans daute partie de la charpente du t o i t

o r i g i n e l w du contreventement.

t'inapection du vide sous-toit a p r h la rnise en oeuvre de

l'isolant signale combien 11 e s t important pour le proprigtaire dlexiger de l'enttepreneur qu'il dgmontre qm les travaux ont: iZt& effecttags

correctement. Comrple lrindique la colorme

S

du tableau 11, l'addition de l'isolarrt et sa d i s p o s i t i o n en une couche uniform ont permis de doubler

les Gconomies.

CONCLUSION

Le contrdle de l'opbratisn dla&lioration dgcrite d a m c e t t e note

d h o a t r e clairemeat co-nt, en ajoutant de l'isolant dans l e s mrs

extsrieurs et au-dessus du plafond supgrieur d'um maison 3 dew: gtages,

il e s t possible de r h l i s e r des i5coaodes d'snergie et d'epargner de

l'argent. Ea pratique, le c ~ G t de la r6nuvation sera prabablement recouvr6 en peu de temps. Dana le cas qui n w s occupe, par exemple :

frais engages pour la rgnovatfon : $1 350,OO prix du m&zout :

premigre saison de chauf f e a p r b r h o v a t ion

L3,94/~

deuxisme saison de chauffe aprss rgnovatfon 1 5 , 7 # / ~

t r o i s i h e saison de chauffe a p r h rgnovation (janv. 1981)

21

En supposaar des l5conomies i5nergeriques moyennes au cours des

prochaines a n n h s de 2 255 l i t r e s par ann& et une augmentation annuelle

du prix du mazout de 202, les &c.snomles en dollars pour qoatre saisons dc

chauffe 6quivaudront 3 : saison d e chauf f e quantit6 de maeout u t i l i s g ,

a

prix du mazou t/ R

Le proprietaire rgcupgrera donc l e s frais engaggs pour les travaux

annuelle des coGts Gnerggtiques r e p r E ~ e n t e ra des 6canomies considGrables

.

Les calculs cf-dessus ne tiennent twtefoia pas compte des i n t g r t t s

qua aurait reGus le propristaire s

'

il avai t inves ti son argent at l l e u r s , ni, n w plus, des diffsrentes sub\entions dont peuvent b 6 d f i c l e r les proprigtaires pour renforcer l'isolation de l e u r maison.

L e s auteurs souhaitent remercier leurs collegues G.D. Schuyler et

J . A . Richardson pour l'aide qu'ils leur ont apport&, en particulier pour

1 'obtention des thermogrames, qui constituent une partie 1 mportante de I'inspectioa aprZs r h o v a t i o n s .

(1) Bomberg, M. and C . J . Shirtliffe. Blown cellulose f i b e r thermal insulations. Part 1

-

Density of cellulose f i b r e thermal i n s u l a t i o n

in horizontal applications. A S M Special Tech, Pub. 660, p. 82-103.

Dec. 1978.

Bomberg, M. and C.J, Shirtliffe. Comments on standardization of density

and t h e m 1 resistance testing of c e ~ l u ~ o s e f i b r e i n s u l a t i o n for horizontal applications. NRc/DBR, Building Research Note 147.

May 1979.

Bomberg, H. and K.B. Salvason. How to ensure good thermal performance of

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-

Exterior w a l l s .

NRCIDBR,

B u i l d i n g Reaearch Note 158, March 1900.

Barnberg, M. and K.R. Solvason. How t o ensure good thermal performance of

b l m d n e r a l f i b r e i n s u l a t i o n in horizontal and vertical

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locating and identifying building f a u l t s . Jour. Internat. Inst. for

Conservation

-

Canadian Group, V o l . 4, No. 2 , p. 3-14, Spring 1979. Shirtliffe, C.J. and M. Bomberg. Blown cellulose fiber thermal

i n s u l a t i o n s . Part 2 - Them1 reeistance. AS'IIM Special

S o l a t i urn * n a n i s o l i F i g .

I .

F u E a d e p r i n c i p d l e P o r c h a a r r i h r e n o n i s o l &

S t u c c o d e c i r n e n t d e 2 1 7 rnm s u r l a t t i s d e b o i s R e v g t e r n e n t d e p a n n s a u x d e

13

m m E s p a c e d e 100 mrn e n t r e les p o t e a u x r e m p l i d ' i s o l a n f d e f i b r e s cellulosiques e n v r a c R e v i t e r n e n t i r r t 6 r i e u r d e p a n n e a u x d e 13 m m E n d u i t d e p l G t r s d e 73 mrn s u r l a t t i s e n p l G t r e

R e m o r q u e : L e s d i m e n s i o n s s o n c o t d e s e n m i l l i r n 6 t o u v e r t e F I G U R E 5 P L A N D U R E Z - D E - C H A U S S ~ E

T o i f c o u v r a n t ! a c u i s i n e e t

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p o r c h e P a r t i e non i t u d i i e F I G U R E 6 P L A N D F I I ~ T A C F

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F I G U R E 17