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Enveloppe Rechercher l'étanchéité à l'air et bien ventiler

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Enveloppe Rechercher l'étanchéité à l'air et bien ventiler

Selon les prochaines réglementations thermiques, dès la fin de l'année 2012, les constructions neuves devront présenter une consommation d'énergie inférieure à 50 kWh/m2.an. L'objectif est de préparer 2020, quand tous les bâtiments neufs seront à énergie positive. (Doc Wicona.)

Grenelle de l'environnement oblige, l'objectif pour l'enveloppe des bâtiments est de réduire les ponts thermiques et d'améliorer l'étanchéité à l'air. En attendant que les solutions en rénovation se développent, les industriels conçoivent déjà des produits qui tiennent compte de l'environnement. Parallèlement, ils contribuent à la base de données Inies en réalisant des FDES par filière ou par produit.

C'est bel et bien une révolution qui s'annonce avec la réglementation thermique 2012, en ligne avec les exigences de la loi Grenelle 1, adoptée le 23 juillet dernier par l'Assemblée nationale et le Sénat. Le nouveau texte - qui entrera en application dès la fin de l'année 2010 pour les bâtiments neufs - concernera d'abord les bâtiments publics, tertiaires ainsi que les logements construits dans le cadre du plan national de rénovation urbaine. Ces édifices devront présenter une consommation d'énergie inférieure à 50 kWh/m2.an. Puis, dès la fin de l'année 2012, toutes les constructions neuves seront concernées.

L'objectif est de préparer les exigences de 2020, qui viseront à faire des bâtiments neufs des édifices à énergie positive. Un calendrier ambitieux qui rappelle non seulement la nécessité pour tous les acteurs de la construction de se préparer techniquement à remplir ces nouvelles exigences, mais qui nécessite aussi de changer la façon de concevoir un bâtiment, et de le penser comme un système global.

Première étape incontournable pour réduire la consommation énergétique : améliorer l'enveloppe - en particulier l'étanchéité à l'air - afin de réduire, voire d'éliminer les déperditions thermiques. Deux exigences qui seront d'ailleurs les éléments phares de la nouvelle mouture de la réglementation thermique. Pour le neuf, les solutions existent. Ainsi, les industriels valorisent leurs produits, via la convention d'engagement volontaire pour l'affichage environnemental et sanitaire des produits de construction. Signée le 25 mars 2009 avec le Meeddat et l'Association des industries des produits de construction (AIMCC), l'Ademe, le Cstb, l'Afnor et Qualitel, cette convention vise la généralisation des Fiches de déclaration ­environne­mentales et sanitaires (FDES), leur publication sur la base Inies (www.inies.fr) et leur utilisation par les maîtres d'œuvre, architectes, donneurs d'ordres, etc. dans le cadre de projets de construction, en particulier pour l'évaluation de la qualité environnementale des bâtiments. Différentes d'un label environnemental, les FDES ne constituent qu'une partie d'une base de données des produits de la construction, qui devrait compter entre 3 000 et 4 000 références, à l'instar de ses homologues anglais ou allemand.

Les FDES se réfèrent à la norme NF P 01 010 qui impose :

- la réalisation d'une analyse de cycle de vie conformément à la norme ISO 14040. Elle comprend un inventaire de tous les « flux entrants » et « sortants » nécessaires au cycle de vie du produit depuis l'extraction des matières premières jusqu'à son élimination en fin de vie. Les flux entrants représentent, par exemple, la consommation de ressources naturelles ou énergétiques. Tandis que les flux sortants représentent les émissions de substances, dans l'air, l'eau et le sol, ainsi que les déchets générés par le process de fabrication.

- La réalisation d'essais pour informer sur les émissions de substances dans l'air, dans l'eau et le sol par les produits de constructions, en particulier lors de la vie en œuvre.

- La communication des résultats de cet inventaire et des essais selon un format commun à tous les produits, soit les fameuses FDES.

Performance énergétique soumise à la qualité architecturale

Une fois les flux identifiés tout au long du cycle de vie, ils sont associés à une dizaine d'impacts environnementaux, tels que l'épuisement des ressources naturelles, les émissions de CO2 ou CO2 équivalent, l'impact sur le réchauffement climatique, la destruction de la couche d'ozone stratosphérique, la production d'ozone photochimique (qui a un impact sanitaire), l'acidification de l'air, l'eutrophisation des milieux aquatiques, etc.

Pour bien comprendre une FDES et effectuer des comparaisons, il faut savoir à quoi font référence les valeurs des indicateurs d'impact environnemental qui y sont présentés. Ils peuvent faire référence soit à une Unité Fonctionnelle (UF) de produit qui correspond à la fonction du produit dans le bâtiment. Par exemple : 1 m2 de matériau assure la fonction d'étanchéité ou 1 ml de matériau assure la fonction d'évacuation des eaux de pluies, avec ou sans leurs accessoires de pose. Elle peut également faire référence à une unité massique. Ces indicateurs d'impact sont aussi relatifs à une durée de vie typique de l'UF et peuvent intégrer les produits d'entretien. Il est donc important de connaître la durée de vie et l'unité fonctionnelle de référence pour réellement comparer deux produits.

« Tout est une question d'échelle », souligne Cécile Roland, responsable des applications environnementales chez VM Zinc. « Pour l'instant, faute d'outil d'analyse environnementale à l'échelle d'un bâtiment, la comparaison ne peut s'effectuer qu'à l'échelle des FDES, avec une fonctionnalité et une durée de vie égales. Il s'agit d'une première étape, l'objectif étant bien de créer des outils d'évaluation de la performance environnementale des bâtiments. Ces logiciels permettront d'évaluer le profil environnemental d'une construction en tenant compte non seulement de la contribution des produits utilisés, mais aussi d'une multitude d'autres critères, tels que l'architecture, l'orientation, les systèmes de chauffage, de climatisation et d'aération, le recours aux énergies renouvelables, etc. En effet, la performance environnementale d'un édifice ne se réduit pas aux performances des produits ou systèmes de construction qui le constituent, elle dépend surtout de la pertinence architecturale. »

Afin de pouvoir utiliser concrètement les FDES, le Cstb teste son logiciel Elodie, qui doit permettre de chiffrer en temps réel la contribution des matériaux et des produits de construction à l'impact environnemental d'un bâtiment. Les premières estimations réalisées par l'École des mines - qui travaille également au développement d'un logiciel pour utiliser les FDES - ont montré que la contribution des produits de construction représente 15 % de la performance environnementale du bâti. Si elle semble faible aujourd'hui, cette contribution va évoluer avec les constructions passives. En effet, plus l'enveloppe sera performante et plus la part des produits de construction grandira.

Utilisation des FDES

À l'origine des FDES, il y a la cible 2 de la démarche HQE, sur les choix intégrés des procédés et produits de construction. Il y a également le Plan national santé environnement (PNSE) du gouvernement, signé en 2004 et qui demande aux industriels de réaliser des FDES.

Aujourd'hui, l'exigence consiste à choisir des matériaux disposant d'une FDES, d'où le risque de la confondre avec le label environnemental. Il ne s'agit pas encore de comparer les produits entre eux.

Les maîtres d'œuvre et les bureaux d'études qui travaillent dans le cadre d'une démarche HQE ont ainsi l'occasion de se familiariser avec ces fiches. Pour le moment, ils ne peuvent choisir des produits de construction que par rapport à une priorité donnée. Par exemple, si l'objectif est de réduire les consommations d'énergie, le maître d'œuvre peut choisir ses produits en fonction de ce seul indicateur, en attendant que davantage de fiches soient disponibles.

Dans ce contexte, les industriels ont intérêt à réaliser des FDES et à prendre en compte la qualité environnementale de leurs produits. De nombreuses filières du bâtiment travaillent donc à leur élaboration. Ce travail représente un investissement financier important, avec un coût compris entre 10 000 et 15 000 euros pour une fiche produit et qui peut monter jusqu'à 50 000 euros pour un système complet. C'est également un investissement en temps, puisqu'entre la collecte des données pour évaluer les flux et leurs impacts et la publication sur la base Inies, une année de travail et de recherche est souvent nécessaire. Sans oublier la validation des calculs et des hypothèses par une tierce partie, une démarche en plusieurs étapes également.

Les petites entreprises n'ont donc pas toujours les moyens de réaliser une FDES, même si l'analyse du cycle de vie (ACV) de leur produit montrerait un faible impact environnemental. Réaliser des fiches par filière est donc intéressant poutr les industriels.

La filière de l'acier en a ainsi réalisé 5, qui concernent le bardage simple peau, le plateau de bardage, le support d'étanchéité, la couverture simple peau et la poutrelle. Le secteur met en avant ses atouts : recyclage quasi infini de matière, la mise en œuvre en filière sèche et la résistance à la traction qui donne à l'acier une avance pour les chantiers de rénovations. Si la filière a réalisé des progrès importants en matière d'ingénierie de la sécurité incendie, elle doit désormais trouver des solutions en matière d'inertie thermique. En attendant les solutions techniques, les acteurs du secteur rappellent que l'inertie n'a pas que des avantages, puisqu'elle ralentit la montée en température des bâtiments à utilisation ponctuelle en hiver. Les réponses devraient être connues à la fin du premier semestre 2010. Actuellement, l'acier joue la carte de la mixité avec le béton afin de tirer parti des avantages des deux matériaux, notamment en terme d'inertie. Même phénomène dans la filière bois : les chantiers mixtes bois/béton se développent de façon conséquente depuis environ un an. Travailler sur des parois verticales avec des panneaux bois diminue les épaisseurs d'isolant. Pour les niveaux horizontaux, le béton permet d'atteindre des performances acoustiques à un coût plus intéressant que le bois. En neuf, les systèmes poteau/poutre en béton sont associés à des façades rapportées en ossature bois, ce qui élimine les ponts thermiques. L'aspect économique favorise lui aussi les structures porteuses en béton, en particulier pour les édifices à plusieurs étages. L'un des points délicats réside dans les reprises d'humidité qui nécessitent de respecter rigoureusement les temps de séchage. Cela dit, ce secteur se dirige de plus en plus vers la préfabrication, ce qui favorise encore la complémentarité avec le bois et la précision sur les chantiers.

Pour la filière bois, les recherches s'orientent vers les techniques comme l'oléothermie ou le bois chauffé afin d'augmenter la durabilité du bois, en intégrant des produits à faible impact environnemental. Les progrès ne résident pas tant dans la technique proprement dite que dans le nombre d'entreprises qui maîtrisent les techniques de collages afin de « souder le bois ».

Béton dans les éco-matériaux

L'arrivée de groupes d'envergure internationale, comme Eiffage qui participe au fond d'investissement en faveur de la filière bois, ou le développement de l'entité Vinci construction bois, témoignent de l'intérêt que le matériau suscite désormais auprès des maîtres d'ouvrage. Sur le site Inies, l'industrie du béton compte huit FDES : le bloc pour mur à maçonner, le bloc à maçonner avec un complexe de doublage PSE Th 38 80 10, ou PSE 38 th 38 100 10, le conduit de fumée, la poutrelle, la tuile, l'élément de clôture, le pavé de voirie et la fosse septique. Pour le béton en général, l'objectif est de réaliser des produits utilisant moins de ciment et des ciments différents. Ainsi Holcim remplace 60 à 65 % du clincker par du laitier de haut fourneau. Ce ciment est un CEM III/A qui n'émet donc lors de sa fabrication qu'un tiers du CO2 généré par un CEM I. L'utilisation de ce ciment ralentit le temps de prise du béton et nécessite donc un accompagnement technique du maçon ou de l'entreprise de mise en œuvre lors du changement de pratiques.

Les performances mécaniques des bétons ont été largement renforcées grâce à l'ajout de fibres dans les formulations afin de réaliser des Buhp ou des Bfhup allant jusqu'à 200 MPA. Les recherches s'orientent aujourd'hui vers les éco-matériaux, avec des bétons de paille ou des bétons de bois, « en conservant toujours les mêmes performances mécaniques et l'étanchéité à l'eau et à l'air », insiste Jacques Manzoni, directeur général adjoint de la Fédération des industriels du béton. L'objectif est toujours d'accroître les performances mécaniques, en travaillant notamment sur la dispersion granulométrique, c'est-à-dire l'arrangement des grains de tailles différentes afin de réduire les vides. Enfin, l'aspect esthétique des bétons est devenu une exigence à part entière. Une tendance qui se vérifie dans le développement des bétons autonettoyants qui intègrent de l'oxyde de titane dans leur formulation. Dans la même veine, les bétons dépolluants dégradent les NOx en milieu urbain. Sur le plan esthétique, les fabricants d'adjuvants proposent des colorants sous forme de granulés à base d'oxydes minéraux afin de teinter les bétons dans la masse, tandis que les traitements de surfaces se développent également. Non seulement pour protéger le béton, mais également pour le colorer en surface. Les exigences renforcées de la future réglementation thermique favorisent des produits anciens qui reviennent au goût du jour. C'est le cas en particulier de la brique et du monomur de terre cuite. Une famille de produits, pour lesquels les FDES sont disponibles pour la brique de cloison, de parement et la tuile.

Engouement pour l'ITE

Critique récurrente : leur cuisson pendant une douzaine d'heures à des températures de l'ordre de 900 °C , fortement consommatrice d'énergie fossile. Les industriels ont commencé à améliorer leur process. Les consommations d'énergie ont été réduites de 30 % en 20 ans et les combustibles sont remplacés par du biogaz ou de la biomasse. Parallèlement, afin d'améliorer l'inertie thermique, les industriels optimisent la forme des alvéoles et la qualité des argiles. Le Grenelle accélère les évolutions techniques et réglementaires avec, en particulier, une attention plus grande à l'étanchéité à l'air parasite.

Afin de limiter la perméabilité, il est possible d'enduire le monomur sur sa face intérieure. Les mesures réalisées sur 40 réalisations entre 2006 et 2007 ont obtenu une moyenne de 0,4 m3/heure.m2. L'avantage du monomur, épais de 37,5 cm, est qu'il assure également l'isolation thermique du bâtiment. La brique de mur, épaisse de 20 ou de 25 cm nécessite, elle, une isolation rapportée, qui peut être installée à l'intérieur comme à l'extérieur.

L'isolation thermique par l'extérieur (ITE) - qui présente l'avantage de supprimer ponts thermiques et points de rosée afférents - connait un engouement significatif. Les industriels du secteur tablent sur une croissance de 20 % entre 2008 et 2009 avec un marché qui passe de 3,5 millions de m2 à 4,2 millions de m2 à la fin de l'année pour les isolants sous enduits minces. En rénovation, l'ITE permet de refaire une belle façade, de corriger les ponts thermiques sans faire déménager les occupants pendant les travaux. Afin de résoudre la question de l'esthétique des façades, Sto propose des produits à fixer dans l'ITE pour traiter les points singuliers et conserver le cachet de volets à la française, par exemple. Gonds de volets, stores bannes ou boîtes aux lettres sont conçus pour une fixation sans pont thermique. La marque développe également différentes finitions décoratives et propose maintenant des solutions de façades ventilées sous bardage.

Limites physiques du double vitrage déjà atteintes

Si l'isolation thermique par l'extérieur reste la solution idéale pour lutter contre les ponts thermiques et les déperditions, elle ne peut pas toujours être mise en œuvre. L'isolation par l'intérieur peut être une solution adaptée en rénovation notamment pour les structures légères.

En la matière, les isolants à changement de phase améliorent l'inertie thermique des bâtiments et stabilisent la température intérieure. Leur fonctionnement repose sur la capacité du matériau à absorber et à restituer la chaleur lors des changements de phase. Constitué de paraffine encapsulée dans un polymère, le composé se liquéfie au-delà d'une vingtaine de degrés pour absorber la chaleur. Lorsque la température de la pièce redescend, il se solidifie et restitue la chaleur emmagasinée. Les recherches actuelles visent à adapter la température de fusion de ces solutions aux climats locaux. Autre technique d'isolation par l'intérieur intéressante : les panneaux isolants sous vide (PIV), qui contiennent un composite à base de silice sous vide. Leur épaisseur est comprise entre 15 et 30 mm pour une masse surfacique allant de 2,7 à 5,4 kg/m2. Ainsi, 1 cm de PIV correspond à 6 cm de polystyrène expansé ou à 9 cm de laine minérale. Le percement qui rompt le vide étant le problème indéniable de ces produits, les fabricants proposent désormais des panneaux prépercés. Reste toutefois à conserver la mémoire des prépercements dans le temps. L'isolation et la perméabilité des façades dépendent également de la qualité des vitrages et des menuiseries. En matière de vitrages, les exigences sont de deux ordres : profiter au maximum du facteur solaire tout en réduisant l'échange thermique entre l'intérieur et l'extérieur. Le double vitrage permet d'atteindre un Ug de 1,0 W/m2.K grâce à une couche mince à basse émissivité sur une ou plusieurs faces intérieures. Les intercalaires de vitrages à bord chaud (warm edge) à cordon thermoplastique contribuent à l'amélioration du Uw, c'est-à-dire des performances de la fenêtre. Grâce à eux, le Uw est amélioré de 0,10 à 0,20 W/m2.K. Avec un Ug de 1,0 W/m2/K, les limites physiques du double vitrage sont atteintes. Pour réduire encore le coefficient de transmission thermique, il est nécessaire de recourir au triple vitrage, qui permet d'obtenir un Ug de 0,7 W/m2.K. La plupart des grandes marques proposent désormais des triples vitrages avec des verres et des couches tendres adaptées. Ces produits sont cependant à utiliser à bon escient, en tenant compte du climat, de l'orientation du bâti, du facteur solaire, des besoins de chauffage et de climatisation, etc. Certains sont ainsi adaptés aux façades nord où le facteur solaire est faible. D'autres conviennent au résidentiel dans lequel les besoins en chauffage sont prédominants. Devant les différentes gammes disponibles, c'est au maître d'œuvre de déterminer le produit le mieux adapté à chaque projet.

Des façades intelligentes

Les bâtiments de demain disposeront peut-être de façades actives, qui régulent l'incidence de la lumière, la ventilation, les protections solaires et influent sur la température intérieure. De plus en plus de façadiers proposent des solutions globales qui comprennent protection solaire et production d'électricité photovoltaïque. Ces fonctions peuvent être intégrées de façon invisible à la façade ou déclinées sur des brise-soleil. Enfin, sur les toitures, la nouveauté provient du décret 2009-722 publié le 18 juin dernier. Le texte apparemment anodin simplifie la procédure de modification d'un plan local d'urbanisme (PLU), notamment lorsque la collectivité souhaite supprimer des règles qui auraient pour objet ou pour effet d'interdire l'installation de systèmes domestiques solaires thermiques ou photovoltaïques, ou tout autre dispositif individuel de production d'énergies renouvelables. Ce décret va également faciliter la mise en œuvre de toitures végétalisées, qui n'étaient pas envisageables lorsque le PLU imposait des toitures de couleur rouge, par exemple. Ces toitures végétalisées s'inscrivent dans les objectifs du Grenelle et de la prochaine réglementation thermique. Non seulement elles améliorent l'inertie du bâtiment et participent à la régulation de la température intérieure, mais les plantes absorbent aussi une partie des eaux de pluie et retiennent les poussières et particules présentes dans l'air extérieur.

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