6 Règles de calcul pour éviter les condensations dans l’épaisseur des murs

6 Règles de calcul pour éviter les condensations dans l'épaisseur des murs

6.1 Préambule

Certaines des règles formulées ci-après peuvent se révéler insuffisantes dans le cas de locaux surpeuplés ou occupés par intermittence.

Les exigences relatives à la fonction hygrothermique des murs de façade sont fonction de la destination du bâtiment. Du fait que ces exigences fassent intervenir d'autres paramètres, elles ne peuvent pas être traitées de façon complète ci-après.

6.2 Domaine d'application

Pour le calcul des caractéristiques thermiques des parois, se référer aux Règles Th-U (fascicule 4/5), « Parois opaques - Calcul des caractéristiques thermiques des parois opaques ».

Les présentes règles concernent uniquement les murs de façade avec isolation thermique rapportée sur leur face intérieure ou insérée entre les deux parois (murs doubles).

Elles ont pour objet de définir les conditions auxquelles doivent satisfaire ces murs pour se prémunir contre les risques de condensation de la vapeur d'eau dans l'épaisseur du mur.

NOTE 1

L'isolation thermique peut être rapportée de diverses façons sur la face intérieure de la paroi extérieure en maçonnerie :

s'il n'existe pas de cloison de doublage, l'isolation thermique est alors obtenue en fixant, sur la face intérieure de la paroi unique en maçonnerie, un complexe associant une plaque de plâtre et un isolant ;
s'il est prévu une cloison de doublage autoportante, elle peut être à âme isolante, séparée de la paroi extérieure par une lame d'air ;
si celle-ci n'est pas suffisamment isolante, l'isolant est mis en place dans l'espace existant entre la paroi extérieure et la cloison de doublage et peut soit remplir complètement cet espace, soit être appliqué côté cloison de doublage, en ménageant une lame d'air entre l'isolant et la paroi extérieure.

Ne sont pas visés par le présent document :

les murs en maçonnerie avec isolation thermique rapportée sur leur face extérieure ;
les solutions propres à éviter les condensations superficielles sur la face intérieure des murs de façade.

NOTE 2

Les conditions d'utilisation de certains locaux peuvent conduire à des condensations superficielles sur la face intérieure des murs de façade, notamment sur les points faibles thermiques (ponts thermiques) partiellement corrigés et sur les zones adjacentes des plafonds et des cloisons en retour. Il peut se produire également des hétérogénéités d'aspect par thermophorèse (dépôts différentiels de poussières souvent appelés « fantômes »). Les dispositions susceptibles de pallier les effets de ces phénomènes (peinture laquée, papier lavable avec, éventuellement, traitement anticryptogamique du support, tapisserie avec sous-couche mince isolante, etc.) n'entrent pas dans le cadre des travaux concernés par le présent document.

6.3 Énoncé des exigences

Il ne doit pas y avoir de condensation dans l'épaisseur de l'isolant, ni sur sa face intérieure.

Les condensations sur la paroi extérieure du mur ne doivent pas être dommageables.

NOTE

L'analyse des risques de condensation dans de telles parois montre que :

des condensations à la surface intérieure de la paroi extérieure en maçonnerie sont inévitables ;
des condensations peuvent également se produire, dans certains cas (d'hygrométrie et/ou de conception du mur) dans l'épaisseur ou sur la face intérieure de l'isolant.

6.4 Règles permettant de satisfaire ces exigences

6.4.1 Condensation sur la face intérieure de l'isolant

Pour éviter le risque de condensation sur la face intérieure de l'isolant, la résistance thermique de l'isolant R_TI (lame d'air éventuelle incluse) doit être supérieure à 3 fois la résistance thermique de la paroi intérieure R_TP :

R_TI > 3 R_TP

6.4.2 Condensation dans l'épaisseur de l'isolant

L'humidité à l'intérieur d'un local ventilé résulte de l'équilibre entre la production de vapeur à l'intérieur du local et le rythme de la ventilation.

Cet équilibre s'écrit :

où :

W_e est l'humidité absolue de l'air extérieur ;
W_i est celle résultante dans l'air intérieur ;
W est la quantité de vapeur produite à l'intérieur du local par heure ;
n est le taux horaire de renouvellement d'air.

NOTE

Le risque de condensation dans l'épaisseur de l'isolant est principalement conditionné par l'humidité contenue dans l'air à l'intérieur du local. Il augmente lorsque la température extérieure baisse et lorsque la résistance thermique R_TM du mur diminue.

6.4.2.1 Classification des locaux en fonction de leur hygrométrie

Quatre types de locaux sont définis :

local à faible hygrométrie
local à hygrométrie moyenne :
local à forte hygrométrie :
local à très forte hygrométrie :

NOTE

En règle générale, les locaux peuvent être classés comme suit :

locaux à faible hygrométrie : immeubles de bureaux non conditionnés ou les externats scolaires, ainsi que certains logements équipés de ventilations mécaniques contrôlées et de systèmes propres à évacuer les pointes de production de vapeur d'eau, dès qu'elles se produisent (hottes, etc.) ;
locaux à hygrométrie moyenne : bâtiments d'habitation, y compris les cuisines et salles d'eau, correctement chauffés et ventilés, sans sur-occupation ;
locaux à forte hygrométrie : bâtiments d'habitation médiocrement ventilés et sur-occupés, ainsi que certains locaux industriels, etc. ;
locaux à très forte hygrométrie : locaux spéciaux tels que locaux industriels nécessitant le maintien d'une humidité relative élevée, locaux sanitaires de collectivités, piscines couvertes.

Ce classement est donné à titre indicatif pour les valeurs du taux horaire de renouvellement d'air prescrit par la réglementation.

6.4.2.2 Règles propres aux divers types de locaux

6.4.2.2.1 Locaux à faible ou moyenne hygrométrie

Il n'est formulé aucune règle particulière pour les locaux à faible hygrométrie et à hygrométrie moyenne.

6.4.2.2.2 Locaux à forte hygrométrie

Dans le cas de locaux à forte hygrométrie, pour éviter les risques de condensation dans l'isolant, la résistance à la diffusion R_DP de la paroi intérieure, éventuellement complétée par une barrière de vapeur, doit être telle que :

Il n'est pas admis, sauf justification particulière, de prendre en compte, pour ce calcul, les barrières de vapeur placées directement sur la face intérieure de la paroi intérieure.

NOTE

Cette exclusion est justifiée par le fait qu'une telle barrière de vapeur peut être enlevée ultérieurement (par exemple, film de peinture étanche) ou détériorée.

6.4.2.2.3 Locaux à très forte hygrométrie

Les locaux à très forte hygrométrie doivent faire l'objet d'une étude au cas par cas.

6.4.3 Condensation sur la face intérieure de la paroi extérieure en maçonnerie

NOTE

Une telle condensation est inévitable ; le problème est de concevoir la paroi pour s'en accommoder. En règle générale, la capacité d'absorption de cette paroi est telle qu'elle pourra absorber sans difficulté la condensation. Le rythme de condensation reste en effet limité dans les cas les plus défavorables, à des valeurs de l'ordre de 2 g/m².h.

Le problème se pose différemment dans le cas où la température intérieure de cette paroi peut rester assez longtemps négative ; la condensation forme alors une couche de glace non absorbée pouvant occasionner des dommages lors de sa fusion.

Il est distingué :

les murs avec lame d'air entre l'isolant et la paroi extérieure, des murs sans lame d'air pour lesquels l'eau de fusion peut progresser dans l'isolant s'il est hydrophile ;
les murs avec doublage autoportant, des murs où la paroi intérieure se trouve tenue par le simple collage de l'isolant sur le mur, collage qui peut être altéré par des phénomènes de gel et dégel répétés.

Les paramètres intervenant principalement dans ce phénomène sont :

la température de la surface intérieure de la paroi extérieure ou plus exactement, le temps pendant lequel cette température peut rester négative. Ce temps est fonction du climat extérieur (séquence froide), des caractéristiques thermiques (masse et résistance) de la paroi extérieure et de l'épaisseur d'isolant. Une forte épaisseur d'isolant abaissant la température de la paroi extérieure augmente, toute chose égale par ailleurs, le risque ;
la résistance à la diffusion des couches intérieures (R_DP + R_DI) propre à limiter la quantité d'humidité qui diffuse et à la tenir en dessous d'une valeur acceptable.

6.4.3.1 Cas des parois extérieures à forte résistance thermique

Aucune prescription n'est imposée lorsque la résistance thermique R_TM de la paroi extérieure en maçonnerie satisfait à la condition ci-après :

3 R_TM > R_TI + R_TP

6.4.3.2 Cas des parois extérieures à faible résistance thermique

Si 3 R_TM < (R_TI + R_TP), l'une des deux règles ci-après doit être respectée.

6.4.3.2.1 Limitation du flux de vapeur

Le flux de vapeur doit être d'autant plus limité que la résistance thermique frmest plus faible et que les risques de séquences froides sont plus grands.

Les conditions à satisfaire sont alors les suivantes :

en dehors des zones très froides :

NOTE
Sont considérées comme zones très froides, les zones où la température de base, définie selon la NF P52-612/CN, est inférieure à - 15°C ou les zones d'altitude supérieure à 600 m situées en zone climatique H1.
dans les zones très froides :

Il est rappelé qu'en toutes zones, il n'est pas admis de prendre en compte, dans le calcul de R_DP, les barrières de vapeur placées directement sur la face interne de la paroi intérieure.

6.4.3.2.2 Évacuation de l'eau de fusion

Pour éviter l'humidification du doublage intérieur lors de la fusion de l'eau condensée, des dispositifs de récupération et d'évacuation vers l'extérieur doivent être prévus à la partie basse du mur.

Cette règle n'est utilisable que dans le cas des murs de type III, puisque ceux-ci comportent une lame d'air, une récupération et une évacuation.

6.4.4 Application aux murs courants

Suivant la conception du mur, les règles à envisager sont résumées dans le Tableau 8.

Tableau 8 Règles applicables aux maçonneries avec isolation intérieure rapportée

6.4.4.1 Valeurs utiles de résistance à la diffusion ou de perméabilité à la vapeur

Les Tableaux 9 et 10 donnent respectivement les valeurs utiles de la résistance à la diffusion des parois intérieures courantes et celles de la perméabilité à la vapeur des principaux isolants.

NOTE

À titre d'exemple d'application, en envisageant le cas des deux isolants : laine minérale (verre ou roche) et polystyrène expansé, et étant donné que la résistance thermique des maçonneries extérieures, compte tenu des épaisseurs minimales fixées, est toujours supérieure à 0,086 m²C/W, on s'aperçoit qu'une barrière de vapeur est nécessaire uniquement dans les zones très froides et dans les locaux à forte hygrométrie avec l'un ou l'autre des deux isolants.

Tableau 9 Valeurs de la résistance à la diffusion de parois intérieures courantes (R_DP)

Tableau 10 Valeurs de la perméabilité à la vapeur des principaux isolants utilisés (R_DI = e / π)