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Détermination des gradients de température et des températures de rosée dans l'enveloppe des bâtiments

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Détermination des gradients de température et des températures de

rosée dans l'enveloppe des bâtiments

Scheuneman, E. C.

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(2)

E.C. Schememan

Division des recherches en b b t h n t a ,

Conseil natlonal de recherches du Canada

T r a d u i t de l'anglsis par C . Jean

O t t a w a , mars 1982

L I B R A R Y

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(3)

DETER~NATIUN

DES GRADIENTS DE TEIP~RATURE ET DES T E H P ~ ~ ~ J R E s DE WS& DANS LIENVELOPPE Dl35 BATLMBNTS

E.C.

Scheuneman

11 e s t u t i l e e t souvent essentiel de connaftre Tes conditions de

tempgrature et d'humiditd

a

l'intgrieur des ensembles et coqosants du b3timent. Ces renseignamenta peuvent servir 3 la conception d'un

nouveau batiment,

a

ItQtude des dgsordres existants ou 3 la planificatfon dtune opiration de r6novatim. La connaissance du gradient de tempkature et des t q g r a t u r e e e x t r h e s EtS/hiver est

souvent u t i l e dam 1e choix des matgriaux de l'eaveloppe exterieure. De m W , la connaiseance de la tempkature, de l l h d d i t G de l'air et des

rapports qui les l i e n t peut aider & dgterminer la position relative du pare-vapeur et d'autres composants d a m l'ensemble.

Les paragraphes qui suivent exposent des d t h o d e s simpliff6es de calcul d e la tempErature et du point de ros5ee, valables pour une

quantite d'applications. Les calculs sont prudents, c'est-&-dire qu'ils sf gnalent parfois un p r o b l h e qut une analyse p l u s p r h f se d h e n t i r a i t .

Pour les cas limites ou

les

prob1Smes complexes et s6riew, il aerait p r z b r a b l e d'effectuer une Gtude p l u s pouss* ou de consulter un ep6ciaUste en analyse t h e d q u e .

A- GRADIENTS DE TEMP&TURES

Par temps froid, la tempErature 3 la surface iatgrieure de

1' enveloppe du bZt b e n t , a-l'axception des f.enStres, se rapproche de la tempbrature de la pi2ce. A mesure qu'on s'gloigne de l'intgrieur, la tempbrature du m r ou du plafond se r e f r o i d l t prugressivement jusqu'g ce quwelle rejoigne la tempdrature extgrieure, juste aprks le revstement de finition, I1 e s t possible de- calculer et de reprhenter graphiquement ces changemeats de tempgrature

2

travers les d i f f 6 r e n t s composanEs du bat iment ; crest ce que I;

'

on d h i g r r e par le prof il ou gradient de tempgrature. L e s ma-s rggles et mgthades g6nEralcs srappliquent lorsque la tempsrature ext6rieure e s t p l u s glev6e que celLe qui r e n e 3 l M Int5riwr.

i) Changerrent de tempgrature dams les composants

Avant d'aborder lee calculs, il serair bon d'exatniner briGvement

le rapport fondsmental entre la r h i s t a n c e thermlque des corirposants et

(4)

Si nous pdSOn8 que le flux de chaleur dam chaque composant se

fait en r i 5 g i ~ stable, le changeraent de tempgrature peut &re calculg B l'aide de la foraule suivante :

R T

05 AT = 1e changement de teetpgrature d'un comgosant don& P = la rkistance themdque du composant

?+

=

La

resistance thermique totale de ltensemble des composants ATT = le changement t o t a l de tempgrature de l'intgrieur vers

1' extgrieur

Come, dans la pratique, i1 y a touj ours &change de chaleur en rdgime variable, l1hypoth&se d'un r&gime p e m n e n t e n t r a k e une certaihe

inexactitude de calcul, partfculierement lorsqu'if y a mbdificatfon rapfde de la tempgrattrre extSrieure. PialgrS cette imprikision, la d t h o d e p e r m e t dlobtenir des remeignements valables.

Les fortlnules dcs figures 1 et 2 ont 5tB conguea pour faciliter le calcul e t la visualisation du p r o f i l de temp6rature

ii

lrint6rieur d'un ensemble de Mtiment. La figure 1 sc rapporte aux parsis verticales

(comm l e s mrs) et la figure 2, aux parois horizontales (plafonds, t o i t s ) . Ces fartaulea peuvent 6tre reproduites pour effectuer des

calculs pratiques, La marche 2 suivre consiste 3 fnscrire la liste des

composaats au tableau sur la gauche c t 3 Eracer lee lignes reprdsentaat

leur Gpaisseur sur le graphique placg 3 droite, a p r h avoir choisi une Qchelle & grandeur convenable. Les valeurs de rhsistaace thermique

"R", donnks S lvannexe A , s o n t employ6es, en &me temps que les

tempgratures intgrfeures et extgrieures c o m e s , 3 calculer

l e e

valeurs

(R, R/%,

AT,

T) pour complEter le tableau. Les temp6ratures s o a t

easuite port'ees sur le graphique a f i n de figurer les calculs

.

I1 e s t 2 noter que les colonnes

AT

et T

-

hiver du tableau sont employCes lorsque la tempgrature extikleure est plus froide qua la tempgrature

idtgrfeure ; l e s valeurs sout inscrites sous la rubrique "6tC" lorsque

(5)

T A B L E A U

N OM DATE

ADRESSE ENSEMBLE

(6)
(7)

Prenons maintenant: l'exeaqple simple illustrg

a

la figure 3 af ia d'effectuer les opgrations successives. L e s ri5sultats sont indIqu6s 3 la f'fgure 4 ,

D g t e d n e r le gradient de tempgrature de

La

parot donde en exemple ( f i g , 3 ) . &ant donn5 une tempesrture lnt'erieure de 20,0°c et: une

tempgrature extgrieure de -15 ,O°C.

P L A Q U E S DE P L ~ T R E , 13 mm PAREMENT EN

METAL,

13 mrn C O N T R E P L A Q U ~ , 13 mrn MATELAS EN F I B R E DE V E R R E , 95 m m F I G U R E 3 E N S E M B L E M U R A L

Inserire au tableau la liste des coqosants de

la

paroi dans

ltordre approprig (figure 4).

A p r h avoir choisi une BchellLe adgquate, tracer 3 la d g l e la cmpe de la paroi. Artribuer ua numgro 3 chaque compclsant.

i

l'aide des donni5es fournies P l'amoexe A, remplir la c o l o ~ n e B du tableau.

Additionner toutes les valeurs B d i n d'obtenir

la

r6sistance

thermique totale

%

(2,55), et inacrire le r k u l t a t sur la ligne TOTAL,

au bas de la calonm R.

Calculer le rapport R/% pour chaque composant. Additionner Itensemble des valeurs I%/%, et insetIra 1e resultat au bas de la

colonne. Le total d a f t &re t r b p r h de 1 ou Ggal

B

.l ; sinon, il faut vErifier les calcds.

(8)

Xnscrire dam lea cases approprides la tempgrature IntgrLeure

(20,0°C) et la tempgrature extkieure ( - 1 5 , 0 ° ~ ) , sous la rubrique T-hiver ou T-8t6, salon le caa.

Calculer AT, en soustrayant

T

ext6rieure de

T

int6r;teure.

Inscrire le rgsultat (35,O) au TOTAL de la colonne AT. (SL la valeur

T

extdrieure est supgrieure 3 la valeur '11 intgrieure, swstraire T

intgriwre de

T

extgrieure.

Calculer AT pour chaque composant en rrmltipllant les valeurs R/% et ATT correspandantes (Qquaticm

I),

et inetsrirc lea r6sultats. Le

t o t a l des AT devrait

Brre

6gal 2 A% ou s'en rapprocher de t r h p r h . Sinon, vgrifier l a calculs.

i.. =

R e m p l l r la colonae T-hiver en ajoutant la valeur

AT

du composant no 1 ( 0 , 4 ) 2i la valeur

T

inscrite sur la ligne au-dessus

(T

extdrieure de -15,O) ; placer c e t t e nouvelle valeur T (-14,6) sur la

lime

au- dessous de celle du composant no 1. Bdpgter Iqop6ration pour l e s autres composants. (Lorsque

T

extErieure est plus klev&e que T intgrieure, le AT est soustralt de la valeur T inscrlte 3 la ligne au-dessus.) Si lmop6ration as t correctensent ef fectuEe, la valeur AT du denier: capasant addittonn6e 3 la valeur T de la Ligne prEc6dente

(1,8

+

18,4 = 2 0 , 2 ) devrait Gtre &gale 3 la tempgrature intgrieure (20,Q) ou s'ea rapprocher de tr& priis.

L e s valeurs inscrites

2

la calonne T, une f o i s le tableau compl&tG, naus donne la tempgrature des deux

cat&

(interfaces) de chaque composant

.

Porter sur le graphique: les Lempgratur-es T correspondant

a

chaque interface et joindre les points. Cette &ape camplSte 1e calcul

a r i t t d t i q u e et la rcpr6sentation graphique du gradient thermique ou gradient de tempgrature.

(9)
(10)

ii) Tempdrature en un point d'onn6 et localisation d'une temperature d6t erminbe

On peut souhaiter conndtre la tempkrature en un point precis de la par02 (ailleurs qu'aux interfaces) ou, inversement, voulolr rep&er une tempgrature donnee 3 115nt&rieur de la paroi. Ceci peut Stre fait soit $ lraf de du graphique, a o i t en utilisant le tableau.

Supposans pue nous dgsirons connaTtre 1) la tempgrature du matelas

d e fibres de verre B 35 mm de sa face frofde et 2) 06 dans la paroi la

teq8rature attefnt

5'.

a) Mthode graphique

C t o s t la methode la plus facile et la p l u s rapide, ltaide d r u m r e l e , tracer une l i g n e verticale 3 35

mm

de la face froide du matelas (3 73 nmn de la surface intgrieure de la paroil- Lvintersection avec la l i g n e du gradient de tempgrature

se

f d t 3 peu p r h vis-a-vis -1". V o i r

le trait vertlcal en pointill6

Zi l a

figure 4 .

Maintenant, tracer une l i g n e horizontale vis-a-vis la tempErature de 5" donnge en ordonn'e, Le point de rencontre d e cette ligne et de c e l l e du gradient de temperature se s i t u e S I'intErieur du matelas,

a

environ 41 mm de sa face ehawle (2 54 mtn de la surface intErieure de la paroi). Voir la l i g n e horizontale en p o i a t i l l E 3 la figure 4.

(b) Di5termination arithxa6tique

Beaucoup prEfGreront c e t t e mgthode, plus exacte,

a

la d t h o d e graphique. ~a Eempgrature en un point don116 nous e s t donnge par la f ormule :

03 T = la tempGrature en un paint don&

Tu = la teqpgrature 5 la surface chaude du composant 03 se trouve le point cherchg

'L = la distance entre le point cherch'e et la face chade du composant

LT = l'bpaisseur totale du composant

(11)

Nous o b t i e n d r o n ~ 3 l'aide de La fortlrrle suivante l'emplacement:

d'une tempbrature domi5e :

oa L = L'emplacement d'une. teqgrature d o d e , di5terminE

a

partir de la face chaude du coqosant

Tw = la tempgrature 3 la surface chaude du composant

B

l r i n t & i e u r duquel la tepgrature dgsirbe e s t atteinte

T = la tempgrature au p o i n t v i s &

AT = le changement de tempErature $ travers le composant

$

= l'gpaisseur totale du composant

A l n s i , dam cet exemple d 1e composant no 4 est coasfd6r6,

ce q n i nous donne

Lea

deux

resultam d & t e d n & arithmEtiquement: sont identiques 3 ceux obtenus par la d t h o d e grapmue (figure 4 ) .

Rmmrque : Les calculs du tableau et de la d t h o d e a r i t h d t i q u e en w e de d g t e d n e r le gradient de tempaature sont: e f f e c t u h avec une

prgcision de une ou d e m d8cimales a f i n de maintedr le rapport entre les d i f f k e h t e s valeurs de 8 , R/%, AT e t T. I1 e s t c a m d c d'employer

ce degrL de prgcision loraque lwoa u t i l i s e une calcuLatrice

6lectronique. Les rgsultats finaux sont a r r a d i s au n o d r e entier le p l u s p r b , que les unit& soient des degr6s C e l a i u ~ (OC) ou des

millidtres (mm)

.

Co- nous l'avons vu, le calcul du gradient: de tempgrature se fande sur lVhypothSse d v u n r&gLme atable, ce qui signifie que les rgsultats obtenus sont, en fait, moins emcta que les rgsultats arrondis, E;a g h g r a l , toutefois, les valeurs calcul&a sour assez prgcises pour Stre utiles, notamtent dans les a s extr&mes ou IPS plus d6f avorablas.

.DVautres exemples ou explications peuvent &re obtenus des rgfgrences I , 2a et 3.

iil) Temperatures extr6mes aux surfaces ext6rieures

Assee souvent, la tempgtature Zt la surface extgrieure d'une parot e s t sensiblenvent d i f f k e n t e de la tempsrature de l'air eat6rieur. Za

surface de la paroi absorbe le rayo?nernent solaire de f a i b l e longueur d'oade, qui 5lSve sa tempkaturc. A l'inverse, par uae nuit claire, la

(12)

d'autres corps de l'espace environnant des rayons infrarwges (de grande Longueur d'onde).

Les formules qui suiveat ont &t6 d s e s au point a f i n de readre

compte de ces deux p h h o d n e s pour les ensembles de toiture ( 4 , 5). I1

est 3 noter que les ouvrages donn6s

en

rgfgrence u t i l i s e n t des degrk Fahrenheit ("I?), a l o r s que les fornules donnks fci sont S t a b l i e s en degriis Celsius ("C), L e s formulw peuvent Ggalement Etre appliquges aux parois verticalas e x p o s k s 5 la voGta c a e s t e . Pour les mrs placds B l'ombre, la temperature de surface sera Cquivalente B la t q b r a t u r e de lvair extQriwr.

a) Substrat ii grande capacitg calorifique

Cpar e-ple, le E t b n sous le matgriau de surface)

(temps ensolaXllE)

TS = TA f 55a Crayonnement direct et: rayonneraent r0flSchi par

d' autres surfaces)

Ts = TA

-

5 (temps clair)

b) Substrat

2

f a f b l e capacite caloriflque

(par exemple, lrisolant sous le matgrim de surface)

TS TA

+

55a (temps e n s o l d l l S )

(rayonneweat d i r e c t et rayoslnement riZfli5chi p a r d' aut res surfaces)

(temps c l a f r )

05 TS = la tempgrature de surface ("C) TA = la tempgrature de l'air

('c)

a = le coefficient d'absarption solaire (sans unitss)

Le tableau des coeffic5eats d'absorprion solaire de diffgrents matkiaux e s L doang S l'aanexe B. La valeur du coefficient peut varier c o n s i d g r a b l e ~ n t , selon que la surface eat di5t6rforEe, salie ou couverte d9eau.

Le calm1 des temp6raturm et gradients de temperature extrgmes devrait &re f a i t au monent de cholsir les matgriaux q u i auront B s u b i r

(13)

G R A D I E N T

D E

T E M P E R A T U R E

TABLEAU G R A P H I Q U E

~ " ' ~ " " 1 " " ~ 1 1

l ' ~ " l l ~ l l " ~ l m l l ~ l l ~ ~ ~ m l l l l ~ l m u l l ~ l ~ t ~

NOM DATE ADRESSE ENSEMBLE FIGURE 5 E X E M P L E 2

(14)

Prenons un toit plat coastitu6 dlun platelage de bgton lourd de 100 ma, sur lequel e s t a p p l i q d un isolant de p o l y s t y r h e extrude de 25 ntm, recouvert dtune Btanchgitg multfcouche elle-mBme aurfacge de granulats gris, N t e d n e r l e s gradLents e x t r k s de teuipkature dam ce t o i t , qui ne

r e p i e

pas de rayonneaent solaire ri%lgchi, pour une tempgrature d7t5t& de 35,0°C e t uae tempkature drhiver d e -30,0°C.

gtant do& les temperatures soivantes :

La tempgrature de surface minimale, TS = TA-LO,

est

6gaL

a

:

=s

= -30,0°

-

lo* = -40,O0C Par ailleurs, Btant d o d Tg maximale d Q B r B = 35,0°C

La teqBrsture de surface maximale, TS =Tg

+

55a

Come les tempi5raturas maximale et miaimale sant celles du matkiau de surface plutat: que celle de l'air, la p 6 l l i c u l e dlair

extgrieure est excluae du calcul de

R,

EJRT et

AT.

Compl6ter le tableau et: tracer le graphique selon la marche 3 suivre G c r i t e plus b u t . Les rkultats sont montrh

B

la figure

5.

Pour fins de cornparaison, les calcllls out

EL&

effectugs sans tenir compte

des

effets de la tempkature de surface. h a

r&ultate

out

ensuite E t B port& sur 1e graphique de la figure 6 (trait p l e i n ) , auquel

on

a surimpos'e fa courbe obterme

a

la figure

5

(trait

en

p o i n t i l l & ) ,

L16cart

entre les deux gradients de tempgrature maxlrsafe est beaucoup plus grand qu'entre l e a deux gradients de tempsrature minimale. Ceci indique que ll&chauffement

par

le soleil est beaucoup plus important que l'effet de refroidissement produft par le r a y o n n e n t de grande longueur d'onde, comme le montrent Bgalemeot les Bquations

de

temp6ratures. Les

rgfsrences 1, 2a, 3, 4 , et 5 offrent dwautrea e x m l e s et des

(15)

L'hunrLditB relative e s t le rapport, exprf6 en pourcentage, de la quantitg r & l l e de vapeur d'eau contenue dans lrair B la quantitg

maximale que celui-ci peut contenir 3 uae temperature donnEe. Par exentple, une humidit6 relative (H.R.) de 50 $, indique que l'air

extErieur renferme la miti6 de la quantitg totale de vapeur d'eau qufil peut conrenir I cetre tempgrature. Lvair ayant nne humidit.6 relative de

100 X a a t t e i n t son poim de saturatdon ; la vapeur d'eau commencers 3 se condenser si la tempgrature baisse ou s i l ' h d d i t b augmnte.

La

vapeur dleau se condense sous forme l i q u i d e q u a d T est supgrleure 2 O°C

ou sous forme de crisraux de glace, q u a d T e s t infgrgeure

a

O°C. La tempgrature B l a q u e l l e commence La condensation de l'eau e s t appelde tem#rature ou point d~ rosge.

I1 e s t tr2s important de saisir lea notiom de p o i n t de r o s k et d e capacit'e de rgteation de la vapeur d'eau de l ' a i r si l'on veut camprendre les dgsordres causes par la condensation et l'humiditg dans les b 3 t h e n t s . Lorsque la temphature d e I t a i r d g c r d t , la quantit5 masIraale de vapeur d'eau qu'il peut conrenir est rgduite. Par exemple, si un a i r

a

21°C e t 5.0 4: B . R . e s t refroidi 3 l l * ~ , son htrmrldit'e relative atteint 100 X

(Ie

p o h t de rosiZe). Si la tempgrature stabaisse encore,

la vapeur d'eau exc6dentaire ee condensera de £*on que lthumfdit8 relative demeure 100 X . Les rSfErences 2b, 6 et 7 offrent des explications, plua d 6 t a i l l S e s

a

ce sujet,

(16)

G R A D I E N T DE

COMPOSANT

I

I

i ~ i

HIVER NOM DATE ADRESSE EXEMPLE FIGURE 6 E X E M F L E .2-a)

(17)

Le diagramme p s y c h r o ~ t r i q u e de la figure 7 i l l u s t r e le rapport entre lrhumidit& relative (H.R.), port& en ordonnge, et la tempgramre de l'air, en a b a c i s s e . Les lfgnes courbes t r a c k s 3 partir de

llordonnEe indique la variation de lthumidit6 relative ( X ) . L e s droites t r a c k s 3 la verticale

k

partir de llabscisse j u s q u t 3 la courbe de

saturation tndique la temperature de l'air ("12).

II est p o s s i b l e de trouver la temperature de r o d e sur le diagramme psychrom6trique s i la temperature de l'air et l'humidfti! r e l a t i v e sont connues

.

Dgrerminer la tempgrature de l'air 5 l'intgrieur de la maison 3

l'aide d'un thermostre ou c h o i s i r une valeur hypothgtique.

D s t e d n e r I'humidttG relative 3 lrfnt6rieur de la maisw 3 l'aide d'un p s y c h r o d t r e fronde ou d'un h y g r o s t r e , ou choisir une valeur

hypoth6rique. Un appareil S t a l o n d devrait &re employQ, car la marge d'erreur des h y g r o d t r e s peut atteindre 20 X .

Localiser la tempgrature de l'air intgrieur portge en abscisse sur le diagramme p s y c h r o d t r i q u e e t tracer une droite inbaghaire jusqu's la rencontre de la courbe correspondant 5 l'humiditg r e l a t i v e d e l'air dans la maison.

A

partir de ce point d'intersection, tracer vers la gauche une droite parallGle Zi l'abscisse jusqu1?u point d'intersection avec la

courbe de saturation (100

Z

B . R . ) . A p a r t i r de ce point, descendre une d r o f t e imaginaire sur l'abscisse : la tempgrature i n d i q u k e s t le p o i n t

(18)
(19)

Trois exemples sout donngs 5 la figure 8 :

3 a) Ltair 3 ltint&rieur de la maison a una tempgrature de 25°C e t une h m i d f t g relative de 60 X . La tempgrature de rosi5e

a

laquelle la vapeur d'eau se condensera s w s form liquide e s t

16,5OC. 3 b)

T

= 20%

H.R. = 55 %

La vapeur dteau se condensera sous f o m l i q u i d e 3 10,5"C.

3 c ) T = 17°C

H.R. = 25 %

La vapwr dteau se condensera saus forme de cristaux de glace

a

-3,0°C.

ii) Il6termiuation de la nouvelle valeur H.R. aprgs un changenment de

tempsrature

Cornme nous

l'avoas

vu,

la

quantitg de vapeur d'eau que l'air p e u t contenit varie s B l o n la tempkature. Plus la tempgrature de l'air e s t

iZIevee, p l u s celui-ci peut contenir de vapeur d'eau.

Pour trouver la nouvelle valeur H.R. a p e s un changement de tempgrature, on procMe comnre s u i t :

Trouvez stlr le dtagr- p s y c h r d t r i q u e le p o i n t de tempsrature et d'humiditg relative originelles.

partir de ce point, tracer une droite horizontale jusqu'au p o i n t correspondant au nouveau degrE de tempgrature. h . c a r b e H.R.

B

cet endraft correspond 2 la nouvelle humidit& relative.

(20)
(21)

Trols exemples & o a t donn6s S la figure 9 :

4

a) La tempgrature de la maison e s t 2 20°C et 40 X H.R. Quelle sera la nouvelle valeur H. R. si l ' a f

r

e s t refro&di B 10°c?

(75

Z).

4 b) T = 25OC H.R. = 80 X

Quelle sera lthtnnidit'e relative de cet a i r h d d e et chaud s'il e s t abaissg B 20°C?

air

se sature, er une partie de la vapeur d'eau se condense a f i n que H.R. demeure

2

100 X . )

4 C) T = -15%

H.R. = 95 X

Quelle sera l t h d d i t E relative de cet a f r f r o i d extsrteur s'il e s t aned 3 ltint&rieur de la malson et c h u f f &

a

20°C?

(Air t r b sec

Zi

8 X H.R.)

C. U)&%LISATION DES TEB&RATURES DE R O S ~ E DANS Z;ES ENSEMBLES Dl3 BATIMENT

L e s trois exemples qui suivent illustrent l'emploi c o m b i d des gradients de tempgrature et du diagr- p s y c h r d t r i q u e pour d b t e d n e r lrendroit

03

e a t atteint le point de rosge dans un ensemble.

(22)
(23)

La figure 10 rnontre les gradients de tempgrature d'une f e d t r e 3 double vitrage. Si L'air de la maison @st S 22°C et 3 50

Z

H.R., y aura-t-il condensation sur la vitre intGrieute, Qtant donnii m e

tempErature extsrleure de -22,0°C?

Commm~ons par effectuer les calculs dcessdres pour remplir le tableau et tracer le p r o f i l de temp&rature. En consultant le diagramme psychrom~trigue (fig.

7),

nous trwvons que l ' a i r & 22,0°c et 50 fl& E.R.

a t t e f n t le point: de rash Z 11,5"C.

Un

coup dtoeil au tableau ou au graphique nous indique que la temlpgreture 3 la surface intgrieure du vitraga e s t b,b°C. Cornme le verre e s E p l u s f roid que le point de r o s k , la vapeur dteau se condensera sur la f e d t r e sous forme liquide.

La v i t r e intgrieure d' uae f enetre c o n s t l e w habituellement la surface la p l u s

f

roide d'une p i k e ; elle dstermine donc la valeur

B.R.

madmale qui peut Stre wintenue sans condeasatlon. Si un vitrage

triple a s t employs, la tempgrature du verre intgrieur e s t plus aevi5e

(24)
(25)

Prenoas un

aur

partiellemnt i s o l g , E e l qu'indiqug

2

la figure 11.

q u e l endroit dans la paroi la vapeur d'eau se condensera-t-elle s 1 il n'y a pas de pare-vapeur? Les condftians sont lea suivantes :

T intgrieure = 18,O0C T extikieure = -35,0°C H.R. intgrieure = 30 X

Nous effectuons les calculs n6cessaires eE trasons le profil de tempgrature. Le diagramm psychro6trique noue apprend que la

tempdratlure de rose@ e s t OOC.

f ) Mi5 thode graphique

N o u s voyoss tout de suite que la tempikature de 0°C est atteinte

B

lt5ntSrieur de lrisolant de l a i n e d e roche. Si nous t r q o n s uae d r o f t e horizontale vic-a-vis le Om, nous trouvons que c e t t e tempgrature st atteinte 2 environ 22 mm de la f a m chaude du mat elas i s o l a n t 35 mm

de la surface intikieure). ii) Hgthode aritbm6tique

L e s rgsultats des m6tbodes (i) et

l i i )

concordent.

Remarque : Ce q u i prgckde s'applique lorsque la tempbrature de l'isolant a atteint le point de rash ou e s t iafgrieure

a

ce dernier.

En rggime stable, la vapeur d'eau coatinuerait 3 se d i f f u s e r 3 travers l e a isolants qui l u i opposent une f aible r'esistance ; la vapeur d'eau se condenserait 3 l'interface plus froide suivante, par exemple,

a

la surface du revgtement int&rleur, qui o f f r e une r6sistance beaucoup plus grande au passage d e la vapeur d'eau, Toutefois, comme la

diffusion de la vapeur d'eau se f a i t en r5gime variable pendant p l u s de

80 X de la journge, F 1 peut y avoir condensation 3 ltfntGrieur de

l'5solant. Lorsque l'isolant ou dqautres matEriaux 3 ltiatiZrleur de la paroi ant une grande rgsistance au passage de la vapeur d'eau, un

gradlEeat de, pression de la vapeur d e v r a i t Stre trac'e (voir rEfSrence

7).

Lorsque la vapeur d'eau e s t transportge dam un ensemble d e batiment par l ' a i r chaud qui s'Ecoule p l u t a t que par diffusion, la

condensation peut se faire 3 lvint6rieur de l'isolant, sauf sf la vitesse de l'aix e s t assez a e v & pour r k h a u f f e r ltisolant et

(26)
(27)

On doit: refaire l'isalation dtun plafond en recouvrant les matelas d e l a i n e de verre de 63 ~ B I dtBpaisseur d6ja en place avec des matelas de

f i b r e de verre "Zi friction" de 152

m.

Peut-on couvrir l'isolant en p l a c e d'un parevapeur de polyi5thylSne de 0,15 mm avant d'ajouter la nouvelle isolation? La rSponse e s t 01.11, 91 la tempbrature de rosee e s t atteinte

Zi

la face f r o i d e du pare-vapeur.

L e s conditions aont les suivantes :

T fatgrieure = 2O,.O0C

T du vide sous-toit = -3Q,0°C

H.R. intgrieure = 30 %

Le tableau et le profif de tempgrature sont dtablis tels q u l S la figure 1 2 .

laaide du diagramme psychroktrique, nous trouvons que le point de condensation Be s i t u e 3 enuiroa 2°C. La c o n ~ d t a t i o n du tableau et: du diagramme nous apprend que la tempgrarure du pare-vapeur eat: 4OC.

Cornme cette temperature est 16gSrement supikieure au point de r a s h , il ne devrait p a s y avoar condensation, caCle point de rosge n'est atteiat qutg lrint~xieut de la nmvclle isolation.

11 est 3 nuter qu'm changement dans les condftions modifiers la

sf tuatLon.

i) Si la H.B. de la maison augwnte 3 35 X , la tempgrature de rosde

e s t i5leviZe 3

4°C..

La vapeur d'eau, si elle traverse le plafoad, se condensera au pare-vapeur pour ensuite s'bgoutter ou se d i f f u s e r 3 nwveau dans le plafoad.

ii) Si la temp4ratuze du vide soue-toit est 3 -3S°C au l i e u de -3U°C,

la tempgrature du pareuapeur devient 2 , 4 " , ce qui es t tras p r k de la tempgrature de rosi5e.

La tempdrature du pare-vapeur p m t descendre quelques j o u t s par

saison de chauffe sous le p o i n t de r o s k , en raison de grands froids ou d'une humidite' r e l a t i v e intErfeure &lev&, sans entraber automatiquement de problhes de condensation, car ltenvelopge du bdtiaent peut reteair une certaine quantitg de vapeur dqe;xu sans se d g t k i o r e r . Nous supposons ici que le pare- vapeur e s t complet et qu.'il n'offre pas de passage 3 l'air,

(28)
(29)

Les sources suivantes expliqucnt de f a ~ m plus d i 5 t a i l l h et technique les notions abordks dam

la

p r h e n t e note.

1) Latta,

J.K.

et G.K. Garden. Gradients de tempgrature dam

les

parois des bgtiments, Conseil national de recherches du Canada, D i v i s i o n des recherches en bttiment,

CBD

36F, 1 9 6 4 .

2)

Lama,

J.K. Murs, fengtres, l e t toirures pour le climat canadfen,

Consell national de recherches du Canada, D i v i s i o n des recherches

en b3timent, Publication technique speciale no 1, NRCC 13487F,

1975.

3 ) Baker, M.C. Roofs: Design, Application and Maintenance, Elattonal Research Council of Canada, (Multiscience Publications Limited, Montreal), 1980, Chapter 5 .

4 ) Stephenson, D.G. TempBratures extremes 4 la surface extgrieure des bStiments, Coaseil national de recherches du Canada, Division des

reckrches en bbtiment,

CBD 47P,

1966.

53 Garden, G.K., Consid6rations thermiques relatives au dessin des t o i t s , Conseil national de recherches du Canada, D i v i s i o n des recherche8 en bltiment, CBD 70F, 1947.

6 ) Hutcheon, N.B., HumiditE dam les batiments canadiens, Conseil national de recherches du Canada, Divi.sian des recherches en bltiment, CBD IF, 1961.

7) Latta, J.K. e t R.K. Beach. Diffusion de la vapeur et condensation, Conseil national de recherches du Canada, Division des recherches en bttlment, CBD 57F, 1967.

(30)

DE

CONSTRUCTION COURANTS*

Gsis tance thermique

Mat6riaux isolants

Matelas en f i b r e de verre Matelas en laine minGrale

Fibre & verre en vrac {InjectGe) Fibre de verre en vrac (&pandue) Lalne mingrale en vrac (injectge) Lalne min'erale en vrac (&panbe) F i b r e cellulosique (fnject6e) F i b r e cellulosique (&pandue) Mica expanse (vermiculite,

coaolite, etc. ) PolystyrZne en vrac

Poly a t y r k e expans5 (rigide) PolystyrSne extrudg (rigidel Polyur6thane

(r

igide)

Polyurgthane (expansi? sur place) Revi3rmmt en fibre de verre

Mousse d'urse-form01 (expansba

s u r p l a c e a p r h la cure) Fibre de b o i s

Copeaux de b o i s LiSge

Panneau de t o i t en f i b r e de verre Panneau en granulats mini3raux Panlteau en p a i l l e comprfdc Panneau de fibres

Boia tendre ( s a d csdte) B i l l e s et b a i s de c a r e Bgton 2400 kg/$ (150 1b1pi3) 1760 kg/m3 (110 1b/pi3) 480 kg/m3 (30 l b f p i 3 )

s .

I.

-

Impgriaf R/= p a r R/po pour

I'

gpaisseur 1 Spaisseur

ment ionn& men ti an^^

*Manuel sur : l'isolation thenuique des maisom pour la conservation de l'gnergie, E. Scheun-n, S. Mof f at et M. Adelaar, Office des normes ghsrales du Canada, ONGC F 51-42W, Ottawa, jufllet 1980.

(31)

GSISTANCE

T ~ R M I Q U E DE

~ m q m s

mGuux

DE COMSTRUCTION C O U , w S (suite) RiZsistance thermique S.I.

-

Imp6ria 1 R/= pour R/p 0 pour l'gpaisseur lt6paisseur m e n t i o d e ~ n t i o n n k Matgriau de charpente (suite)

Bloc de b6ton (B 3 aoyaux ovalea) S a b l e et granulats de grader

loo

mm

(4")

200 mu ( 8 " ) 300 mm (12") Granulats de remplissage 100 mm

(4")

200 aan ( 8 " ) 300 m (12") Granulats lsgers 100 mm ( 4 " ) 200 m (8") 300 mu (12") 3 rf ques ordinaires Argile, 100 um (4") %&ton, 100 mm (4") Pierre (calcaire ou g r k ) A c i e r Alumi nf urn

Verre

i

sans p e l l i c u l e d tair) 3-6 nun

(l/SU

-

1/4")

A i r

Lame d'air enferde (non rEfli5~hissant) Passage d'air vers le haut

2 5 - 100 mm (1"

-

4")

---

Passage dtaXr vers le bas

25

-

100 mm (1"

-

4")

--

Passage d'air 3 l'horizuntale

25

-

180 m (1"

-

4 " )

---

P e l l i c d e d

'

air Pellicule ext'erieure ( a i r en mouvernent) Pe l l f cule in t S rleure ( a i r s t a b l e )

Horizontal, passage d'af r vers le b u t

Pente de 45", passage d'air vers le haut

(32)

E~SISTBNCE

TEERM~QUE

DE Q ~ L Q U E S M A T ~ I A L I X

DE CONSTRUCTION COURANTS (suite)

S . I .

-

Impi5rial

a h

pour R/po pour

1' epaisseur 1

'

6 p a i s s eur ment ionn'ee ~ n t i o n n k Air ( s u i t e )

-

Vertical, passage d t d r B 1' horizontale

Horizontal, passage d'air

vers le bas

Pellicule du v i d e sous toit Couverture

Rouleaux d'asphalte Bardeaux d'asphalte

Bardeaux de bois (bardeau de f enEe de c a r e )

Membrane multicouche (rouli5e Z& chaud)

Pierre? concass&es ( n m sGchi5es)

Contreplaqug de b o i s tendre Panneau de particrrles

en

matelas

Panneau isolant en fibres Panneau en plaques de platre RevGtement de papfer

Papier vaporifuge Kraf t

enduit d

'

asphalt e

Pare-vapeur en poly8thylSne

Panaeaux de fibres

Paaneau dur de densit'e myenne, 11 mm (7/16">

Panneau dur de forte densits,

11 mm (7116")

---

Bardage en bois tendre ii r e c o u v r a n t Ressaut vertical,

18 x 184 mm

(3"

x 7)")

Bardage B clin,

(33)

R&ISTA~CE, T l B M I Q U E DE QUELQUKS M A ~ R I A U X

DE CONSTRUCTION COURAWTS Ceuitel

S.

I. Impi5rial

~ / m m pour R / P O pour

1

'

bpaisaeur 1' gpaisseur m e n t i o n n h sent ionn'ee RevEternent extgrieur (sui te)

Bardage 5 clin,

18 x 235 sum

(i"

x 9 f " ) ContreplaquE, 9 rn (3/8")

3ardeaux de bois

Brique (argile ou schfste)

roo

mm ( 4 " )

Brique (bkton, silico-calcaire),

roo

mm ( 4 " ) Stucco, 25 m (1") Bardage en d t a l

Prof11 horizontal d e planche

a

gorge

Frofil horizontal de planche Zi gorge avec renforcemnt P r o f i l vertical 3 rainure en

V

Prof il vertical de planche et

de ewvre-joint --- n e l i g e a b l o

---

n&g ligeable Plaque de platre, l a t t i s en plltre

m r sec, 13 mm

( 9 " )

0,0062

Endrtit de platre

Graaulat de s a b l e , 13 mm (f") 0,0.14

Granulats lggers, 13 mn

fh")

0,0044 ContreplaquB, 7,5 IEIU (5116") 0,0093

Panaeatl de fibre dur (standard)

6

(in)

0,0053

Panneau de fibre isolant

25 mm (1") 0,017

Revstement de sol

&able gu chew ( b p l s dur)

,

19 mm ( 3 f 4 " )

Pin

w

sapin (bois tendre), 19 mm ( 3 1 4 " )

Contreplaqug, 16 nrm (5/8") Panneau de particules en

(34)

R& I s tance t h e d q u e S.I.

-

wmm

Pour

1 epaiss eur ~ ni o n n h t

UvCtement de sol (suite) Carrelage en f i b r e de b o i s ,

13 mm

(a")

0,016 0,21

Linol6um ou carrelage (glastique),

3 mm (1/8n)

---

0 , D l Terrazzo, 25 rim (1") 0,00056 0,01 T a p f s , Qpaissear ordinalre Sous-couche fibreuse

--

0,37 Sous-cauche en caoutchouc

-

0,23 FenC tres

(y cotnpria les p e l l i c u l e s d'air intgrieures et extgrieures) Vitre sfmple

V i t re is ol&e (double vi t rage) Lame dtair de 5 lrrm (3116")

Lame d r a i r de 6 mm

(t")

Lame d'air de 13 mm

(4")

Lame d r a l r de 19 mm ($")

Vit re i s o l k (triple vitrage)

Lame d'air de 6 rn

(*"I

tame d'air de 13 mm

(h")

Lam d'air de 19 mm

( 3 " )

Contre-f =&re

Vitraga simple et lame dqair de

25

-

100 mm

(1"

-

4 " )

Vitrage double de 19 mm (*") et lame d'air de 25

-

100 mm (1"

-

4")

(35)

COEFFICIENT D'ABSORPTION SOLAIRE, a

Tableau B-1. Couvertufe Tableau B-2. Mafonnerie

Cuivre

-

muf

,

p o l i (brun)

-

terni, (brun)

-

vert-de-grid B r i q u e

-

v i t r i f i g e , blanc 0,26

-

vltrifi&, i v o i r e / c r S ~ 0,35

-

ordinalre, rouge clair 0,55

-

ordinaire, rouge 0,68 Aluminium

-

vieflli F e r galvanis6

-

neuf

-

v i e f l l i Calcaire

-

clalr

-

fon& A c i e r

-

&ill&, blanc

-

h a i l l E , vert

-

gmaille, rouge fonc6

-

h i l l E , bleu

GrSs

-

fauve claire

-

-

gris clalr

-

rouge Plomb en feuille

-

vieilli Harbre

-

blanc

-

foncd Adante-ciment

-

neuf, blaac

-

v i e i l l i Granit

-

rougeatre Asphalte lisse

-

v i e i l U

Gravier gris - vieilli

Gravier blanc

-

v i e i l l i

Tableau B-3. Peintures

(le c o e f f i c i e n t varle selon Les teintes)

-

noir

-

blanc

-

vert

-

jaune

-

orange

-

bnxn

f

on&

-

bleu f o n d

(36)

Baker, K C , Roofs: Design, Application and Maintenance, Multlscience Publications Limited, Montreal, 1980, page 134,

Duffie, J.A., and W.A. Beckman. Solar Znergy The& Process, Wiley- Interscience, John Wiley & Sons, Toronto, 1974, page 97.

Garden, G.K. ConsidBratioas Ebrmfques relatives au dessin des t o i t s , Digest: d e la construction au Canada n9 7OF, Conseil national de

recherches du Canada, Ottawa, novembre 1967, pages 70-3.

Kreider, J,F., and F. Kreith. Solar Heating and Cooling: Engineering, Practical Design, and Ecoaomlcs, Revised F i r s t Edition, Hemisphere Publishing Corporation, McGraw-Hill, Toronto, 1977, page 247.

Strock, C . , and R.L. Koral. Handbook of Air Conditioning, Heating and

Ventilating, Secoad Edition, Industrial Press, New Pork, 1965, pages 1-61.

Figure

FIGURE  I  ENSEMBLE  V E K T I C A L
Tableau  B-1.  Couvertufe  Tableau  B-2.  Mafonnerie

Références

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