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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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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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-:*.: L. r 9 ' ., ; , ::y;.J:7. :>:..:-;DETER~NATIUN
DES GRADIENTS DE TEIP~RATURE ET DES T E H P ~ ~ ~ J R E s DE WS& DANS LIENVELOPPE Dl35 BATLMBNTSE.C.
Scheuneman11 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'unnouveau 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 estsouvent 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
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 vers1' 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 teasuite port'ees sur le graphique a f i n de figurer les calculs
.
I1 e s t 2 noter que les colonnesAT
et T-
hiver du tableau sont employCes lorsque la tempgrature extikleure est plus froide qua la tempgratureidtgrfeure ; l e s valeurs sout inscrites sous la rubrique "6tC" lorsque
T A B L E A U
N OM DATE
ADRESSE ENSEMBLE
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: unetempgrature 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 LInserire au tableau la liste des coqosants de
la
paroi dansltordre 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
r6sistancethermique 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.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 deT
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 Tintgriwre de
T
extgrieure.Calculer AT pour chaque composant en rrmltipllant les valeurs R/% et ATT correspandantes (Qquaticm
I),
et inetsrirc lea r6sultats. Let 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 valeurT
inscrite sur la ligne au-dessus(T
extdrieure de -15,O) ; placer c e t t e nouvelle valeur T (-14,6) sur lalime
au- dessous de celle du composant no 1. Bdpgter Iqop6ration pour l e s autres composants. (LorsqueT
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 deuxcat&
(interfaces) de chaque composant.
Porter sur le graphique: les Lempgratur-es T correspondant
a
chaque interface et joindre les points. Cette &ape camplSte 1e calcula r i t t d t i q u e et la rcpr6sentation graphique du gradient thermique ou gradient de tempgrature.
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 tempgraturese
f d t 3 peu p r h vis-a-vis -1". V o i rle 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
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 coqosantTw = 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 atteinteT = la tempgrature au p o i n t v i s &
AT = le changement de tempErature $ travers le composant
$
= l'gpaisseur totale du composantA 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
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
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 2Prenons 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°CLa teqBrsture de surface maximale, TS =Tg
+
55aCome 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 etAT.
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 montrhB
la figure5.
Pour fins de cornparaison, les calcllls out
EL&
effectugs sans tenir comptedes
effets de la tempkature de surface. h ar&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 obtermea
la figure5
(traiten
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&chauffementpar
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 Bquationsde
temp6ratures. Lesrgfsrences 1, 2a, 3, 4 , et 5 offrent dwautrea e x m l e s et des
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,G R A D I E N T DE
COMPOSANTI
I
i ~ i
HIVER NOM DATE ADRESSE EXEMPLE FIGURE 6 E X E M F L E .2-a)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 desaturation 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 lacourbe 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 tTrois 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 tiZIevee, 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.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 fr
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. demeure2
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.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 etempErature 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 valeurB.R.
madmale qui peut Stre wintenue sans condeasatlon. Si un vitragetriple a s t employs, la tempgrature du verre intgrieur e s t plus aevi5e
Prenoas un
aur
partiellemnt i s o l g , E e l qu'indiqug2
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
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 atteinteZi
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,
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 damles
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.
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 pourI'
gpaisseur 1 Spaisseurment 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.
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 urnVerre
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'horizuntale25
-
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
E~SISTBNCE
TEERM~QUE
DE Q ~ L Q U E S M A T ~ I A L I XDE CONSTRUCTION COURANTS (suite)
S . I .
-
Impi5riala h
pour R/po pour1' 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' horizontaleHorizontal, 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 ePare-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,
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 lProf11 horizontal d e planche
a
gorgeFrofil horizontal de planche Zi gorge avec renforcemnt P r o f i l vertical 3 rainure en
V
Prof il vertical de planche etde 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 plltrem r sec, 13 mm
( 9 " )
0,0062Endrtit 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") 0,0093Panaeatl de fibre dur (standard)
6
(in)
0,0053Panneau 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
R& I s tance t h e d q u e S.I.
-
wmm
Pour
1 epaiss eur ~ ni o n n h tUvCtement de sol (suite) Carrelage en f i b r e de b o i s ,
13 mm
(a")
0,016 0,21Linol6um 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")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 , bleuGrSs
-
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 UGravier gris - vieilli
Gravier blanc
-
v i e i l l iTableau B-3. Peintures
(le c o e f f i c i e n t varle selon Les teintes)
-
noir-
blanc-
vert-
jaune-
orange-
bnxnf
on&-
bleu f o n dBaker, 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.