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Digeste de la construction au Canada, 1967-11
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Importance de la prévention des fuites d'air
Digeste de la Construction au Canada
Division des recherches en construction, Conseil national de
recherches Canada
CBD 72F
Importance de la prévention des
fuites d'air
Publié à l'origine en novembre 1967 G.K. Garden
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.
"De grosses chandelles de glace pendent aux murs-rideaux de ma maison".
"Le nouveau toit de ma maison dégoutte, et pourtant il n'a pas plu de tout l'hiver". "Les joints de mortier en haut de ce nouvel édifice ne font que s'effriter".
Voici quelques-unes des difficultés dont les propriétaires, architectes et constructeurs entretiennent les membres de la Division des recherches en bâtiment.
L'étude d'un grand nombre de ces plaintes indique qu'un fort pourcentage de ces complications découle de l'existence de fuites d'air.
On a étudié très en détail les fuites d'air dans les Digestes 23Fet 42F. Toutefois, en raison de l'importance de la question, le présent Digeste traitera en particulier des façons de reconnaître l'existence de fuites et de prévenir leurs conséquences.
La fuite d'air est un mouvement non réglé de l'air au travers des murs et des toits, soit de l'extérieur vers l'intérieur (pénétration), soit de l'intérieur vers l'extérieur (déperdition); c'est encore l'échange d'air entre l'intérieur du bâtiment et les espaces vides de son enveloppe de protection externe. Les différences de pression qui causent la pénétration ou la fuite de l'air sont produites par le vent, l'effet de tirage et par le fonctionnement des installations mécaniques de ventilation.
L'effet de tirage (chimney effect), causé par l'existence de masses d'air à des températures différentes de chaque côté d'une paroi, est également responsable des échanges d'air se produisant entre l'intérieur du bâtiment et les espaces d'air refroidi existant dans les murs, les fenêtres et les toits. Les orifices par lesquels l'air peut s'infiltrer sont malheureusement nombreux dans la plupart des bâtiments habituels, aux fissures et aux joints des matériaux ou des éléments de construction; un certain nombre de matériaux sont également perméables a l'air.
Les conséquences de l'existence de fuites d'air comprennent la pénétration de la poussière et des odeurs, la création de courants d'air froids, un accroissement du coût du chauffage l'hiver et du conditionnement de l'air l'été, et une multiplication des difficultés rencontrées pour le maintien d'un taux stable d'humidité relative. La condensation produite par la déperdition d'air pendant une période de temps froid peut causer une détérioration rapide des matériaux du bâtiment, entraînant des complications et la nécessité d'effectuer de coûteuses réparations.
Figure 1. Traces de poussière en éventail indiquant la présence d'une fuite d'air.
Il arrive souvent qu'il ne soit pas facile de reconnaître l'existence d'une fuite d'air; il est toutefois possible d'utiliser la fumée pour rendre visible les mouvements de l'air. La preuve qu'une fuite a existé est fournie par la disposition en éventail des traces de poussière au voisinage des fissures ou des joints, telles qu'on peut les remarquer à la figure 1, indiquant les positions des fuites d'air à la fissure entre le mur de parpaings et le poteau vertical. Il y en a également entre la huisserie de la porte et le mur. Le schéma détaillé de la porte, à la figure 2, montre que la possibilité de fuite d'air entre la porte et sa huisserie avait été prise en considération, car on avait installé une garniture de joint élastique comme coupe-bise. Toutefois, l'installateur n'avait pas tenu compte de la perméabilité à l'air du mur de parpaings. Malgré la couche de peinture appliquée sur les parpaings dont la perméance était ainsi réduite, l'air passait par le joint non hermétique entre cette couche et la huisserie.
Figure 2. Section de traverse haute indiquant les voies d'évasion de l'air.
Une fenêtre à contrechâssis, qui constitue la représentation transparente d'un mur contenant une lame d'air interne, donne une excellente occasion d'observer les effets produits par les fuites d'air. La preuve qu'une pénétration d'air se produit aux fenêtres apparaît clairement à l'inspection des accumulations de poussière sur les seuils de baie. Les déperditions se produisant par temps froid au travers des mêmes fenêtres causent une condensation excessive entre les châssis, particulièrement si l'on humidifie l'air interne du bâtiment. L'échange d'air par convection entre l'intérieur du bâtiment et la lame d'air se trouvant entre les châssis entraînera le même résultat, que des déperditions d'air existent ou non (voir le CBD 5F).
Ce type de fenêtre fournit également la possibilité d'observer les effets produits par les diverses différences de pression dues au phénomène de tirage dans un bâtiment. La pénétration d'air maintiendra les fenêtres des étages inférieurs presque libres de condensation, alors que la déperdition d'air aux fenêtres des étages supérieurs y causera une forte condensation obscurcissant le champ de vision. Les différentes valeurs de la condensation dans les fenêtres à contrechâssis aux divers étages indiquent également l'influence du vent sur le sens emprunté par la fuite d'air.
Ces fuites se produisent au travers d'un mur ou d'un toit de la même façon qu'aux fenêtres. Cependant la condensation ne s'y produit pas de façon aussi visible, et on en découvre moins souvent l'existence. Et, bien que la condensation aux fenêtres puisse ne pas y poser de risques sérieux pour la durabilité des matériaux, celle qui se produit dans les murs et les toits est une source de difficultés. L'apparition d'efflorescences étendues, l'écaillage des joints de mortier, la décoloration des pierres maçonnées, le déplacement d'éléments constitutifs de la maçonnerie, la corrosion des pièces métalliques, la formation de chandelles de glace contre les parois, sont autant de preuves de la présence d'une quantité excessive d'eau dans les murs, due peut-être à l'existence de fuites d'air.
On insère fréquemment dans les parois des vaporifuges qui s'opposeront aux déplacements par diffusion de la vapeur d'eau; on les utilise aussi très avantageusement pour la prévention ou la diminution des fuites d'air. Cependant, pour que ces dernières soient supprimées complètement, il est nécessaire que le feuil vaporifuge soit continu, sans solution de continuité, et qu'il soit scellé à ses rives et aux joints.
Figure 3. Schéma de toit, indiquant les voies de déperdition d'air.
Les effets des fuites d'air au travers de l'enveloppe de protection d'un bâtiment se trahissent parfois par l'accumulation de givre en-dessous de la couverture, dans l'entretoit. La fonte de ce givre produira les mêmes effets qu'une infiltration d'eau dans le toit. Le schéma de toiture montré à la figure 3 indique quelles sont les ouvertures permettant l'évasion de l'air humide au travers d'un plafond. D'importantes quantités de givre peuvent s'accumuler au cours d'une longue période de temps très froid, en dépit d'un système largement prévu de ventilation
naturelle. Bien que cette ventilation réduise fortement la condensation, elle ne peut prévenir les fuites d'air humide vers des espaces remplis d'air froid.
La cause des difficultés qui se produisent à la partie supérieure des murs pleins en maçonnerie est souvent dissimulée par le fait qu'une série de phénomènes se produit avant d'entraîner des dommages. L'origine en est généralement une fuite d'air, qui provoque l'apparition de la condensation et une imbibition des matériaux. En temps de gel l'eau se déplacera et formera des lentilles de glace causant par dilatation le déplacement des éléments de maçonnerie. Ces difficultés ne se produiront pas si l'on empêche l'évasion vers l'extérieur de l'air dont le point de rosée se situe à une température supérieure à celle de l'air externe.
De graves difficultés, causées par les fuites d'air, peuvent se produire dans les murs-rideaux de métal et de verre. Les maîtres d'oeuvres, suivant l'usage normal qui consiste à rendre la face externe du mur-rideau imperméable à la pluie, considèrent que ce dernier sera aussi étanche à l'air, et ne tentent pas d'assurer l'étanchéité de la face interne. On doit cependant se rendre compte que la pluie pénètre dans la plupart des murs-rideaux imperméabilisés sur leur face externe, et incorporer un système d'égouttement complexe à l'intérieur du mur-rideau, pour évacuation de l'eau vers l'extérieur par des conduits convenables. L'échange par convection de l'air chargé d'humidité de l'intérieur du bâtiment avec l'air froid des espaces internes du mur, outre la déperdition d'air se produisant par les orifices d'égouttement, particulièrement aux étages supérieurs, produit une condensation excessive à l'intérieur du mur. Pendant les périodes de gel la condensation se produit et le givre s'accumule. Quand la température externe croîtra jusqu'aux environs de 25°F, le givre amassé à l'intérieur du mur fondra et l'eau s'égouttera vers l'extérieur. Il est possible qu'elle regèle à ce moment, formant des chandelles de glace qui peuvent atteindre des dimensions importantes et constituer un danger pour les passants affairés circulant dans la rue. On ne peut donc sous-estimer la nécessité d'empêcher la déperdition d'air humide au travers des espaces froids contenus dans les murs d'un bâtiment.
Les fuites d'air qui entraînent la pénétration de la poussière, des mauvaises odeurs, la création de courants d'air, l'accroissement des frais de chauffage et de climatisation, des difficultés du maintien d'un taux déterminé d'humidité, ne peuvent être combattues que par une étanchéité complète à l'air, ce qui est souvent peu pratique. Il est heureux par conséquent, que l'on puisse s'accommoder de ces difficultés à des degrés divers selon l'utilisation des locaux. On peut également tolérer quelque condensation interstitielle, selon le type de l'enveloppe protectrice, le genre des matériaux constitutifs et l'endroit où elle se produit. Il est bien entendu préférable de prévenir toute fuite d'air autant que possible. Si l'aération d'un bâtiment dépend de l'air qui s'introduit ainsi, il faudrait cantonner ces passages aux endroits où rien de fâcheux ne se produira.
Un grand nombre de difficultés rencontrées actuellement dans les bâtiments résulte d'un manque de prévision des exigences véritables des toits et des murs et d'une estimation fautive de l'importance qu'assume la disposition de matériaux dans un ensemble. La méconnaissance du rôle des fuites d'air dans la genèse de nombreuses difficultés, du passage de l'air interne d'un bâtiment vers les espaces d'air froid dans les murs imperméables à l'extérieur, et de la perméabilité à l'air des murs de nombreux bâtiments, a entraîné l'absence de mesures de protection adéquates contre les fuites d'air aux faces internes des murs. L'idée erronée qu'un bâtiment doit être imperméabilisé à l'extérieur pour prévenir tant la pénétration de l'eau de pluie que les fuites d'air complique encore plus la situation. Il faudrait plutôt obtenir une bonne imperméabilité à l'air de l'intérieur et lutter contre la pénétration de la pluie par les méthodes de l'écran de pluie ouvert (voir le CBD 40F). Le maître d'oeuvres et l'artisan doivent accorder une attention soutenue aux possibilités de fuites d'air et aux propriétés réelles des matériaux de construction et des ouvrages afin d'obtenir une importante réduction du nombre des problèmes posés par l'enveloppe externe des bâtiments.
Il est possible de prévoir l'emplacement des fissures qui se produiront si l'on sait que les matériaux constitutifs des murs ont des dimensions qui varient quelque peu, et que les murs eux-mêmes subissent des déplacements différents de ceux de la charpente (voir le CBD 56F).
On peut en conséquence prévoir l'installation soit d'un diaphragme hermétique soit d'un matériau de scellement souple en vue de maintenir l'étanchéité à l'air. On doit aussi savoir que les joints entre les éléments à charpente d'acier ne sont pas hermétiques. Les faces internes des murs de pourtour doivent être imperméabilisées, bien qu'elles soient souvent cachées par des convecteurs de chauffage ou des lambris, ou encore par des plafonds suspendus. Les murs porteurs en maçonnerie devront être bien établis et jointoyés. On étudiera avec soin la disposition de tous les tuyaux, canalisations, conduits et sorties de canalisations électriques pour prévenir toute possibilité d'infiltration ou de fuite. Quand la tuyauterie se trouvera encastrée sous la face interne des murs de pourtour, on rendra le mur imperméable à l'air et on le munira d'un isolement convenable pour prévenir la formation de zones froides pouvant entraîner de la condensation dans la cavité où passe la tuyauterie. On doit établir un joint hermétique continu entre les parties imperméables à l'air des murs et des plafonds et toutes les huisseries des orifices tels que les fenêtres, portes, trappes, canalisations, grilles, etc.
Conclusion
Les fuites d'air se produisent dans la plupart des bâtiments, mais en raison des exigences posées par les nouvelles normes d'efficience, de la nécessité d'humidifier l'air interne en hiver et de la tendance à la construction de bâtiments plus hauts que précédemment, ces fuites deviennent de moins en moins tolérables. Ce n'est pourtant pas la seule source des difficultés à surmonter lors de la conception des murs, des fenêtres et des toits. D'autres sources ont été étudiées dans un certain nombre de Digestes. L'étude menée dans le CBD 50F, qui présente la meilleure méthode de disposition des principaux éléments fonctionnels des murs, fournit également la possibilité de prévenir les fuites d'air en résolvant d'autres problèmes. Quelle que soit la méthode adoptée, une prévention efficace n'en peut être réalisée que par un soin particulier dans la conception et, une inspection serrée au cours de la construction, en vue d'éviter toute malfaçon viciant les plans.
