Le contrôle de la condensation causée par les fuites d’air et la diffusion de vapeur

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Par Vincent Chiu

L’eau est le facteur le plus important dans la détérioration prématurée de nos bâtiments. L’accumulation excessive d’humidité sur les matériaux poreux peut causer de la pénétration d’eau, des dégâts de gel-dégel, de l’efflorescence, de la fissuration et des salissures sur les façades. De plus, la pénétration de l’eau ou la condensation interstitielle peut mener à la décomposition chimique des matériaux organiques (p. ex. le bois), l’affaissement des systèmes porteurs et des fixations, le développement de moisissures et des dommages à la finition intérieure et au mobilier.

Il y a trois principales sources d’humidité qui affectent les bâtiments :

  • L’humidité extérieure ( p. ex., l’eau de pluie, le ruissellement de surface des eaux souterraines, et la fonte de la neige) ;
  • l’humidité intérieure causée par les occupants et leurs utilisations (par exemple, la transpiration, la respiration, et les activités) ; et
  • l’humidité intégrée ( c.-à-d. la fabrication, la construction et l’humidité naturelle).

Les trois stratégies pour gérer la pénétration de l’eau sont identifiées par les trois D : déflexion, drainage et desséchage. Par exemple, la majeure partie de l’eau de pluie à l’extérieur peut être déviée à l’aide d’avant-toits, de solins et de larmiers. L’eau de pluie non déviée peut être drainée à l’aide de couches de drainage dans les murs, et éloignée des murs des fondations à l’aide de drains. L’eau capable de contourner les deux stratégies précédentes doit être capable de se dessécher aussi.

De nombreuses techniques ont été utilisées par les concepteurs et les constructeurs pour faire face à de l’eau en vrac. Cependant, le déplacement de l’humidité dans l’air ou la diffusion de la vapeur est plus complexe et moins bien compris. La condensation causée par des fuites d’air et par la diffusion de la vapeur sur des surfaces à condensation froide à l’intérieur d’un mur peut causer d’importants problèmes structurels et de qualité de l’air intérieur (QAI) qui peuvent être plus coûteux à réparer qu’à prévenir.

Contrôle de l’air et du débit de vapeur
Controlling condensation from air leakage and vapour diffusion

: Images de Building Science Corporation

Figure 1: Quantity of water through gypsum board via (a) air leakage and (b) vapor diffusion during a heating season.

Il y a plus d’un demi-siècle, les constructions n’avaient pas besoin de barrière pare-vapeur. Elles séchaient à l’extérieur et à l’intérieur, pouvaient s’accommoder des fenêtres sans abergement, et pouvaient endurer la pluie durant la construction. Les constructions de murs étaient également mal isolées — c’était en fait la clé de leur gestion de l’humidité, car tandis que la chaleur circulait dans la construction, elle pouvait dessécher toute humidité intégrée ou accumulée. Les niveaux d’humidité intérieurs étaient aussi faibles à cause des hauts taux de dilution, en raison de l’effet de cheminée et de la perméabilité des enceintes. (Voir Joseph W. Lstiburek, « Macbeth fait des barrières pare-vapeur », publié en novembre 2013 dans la revue Building Science Insights, vol. 73.)

Une tendance à créer des enceintes plus étroites avec moins de changements d’air a donné lieu à des taux de dilution et à des niveaux d’humidité intérieure plus faibles. Ces choses, en concomitance avec l’isolation de la cavité (résistant à la fuite de chaleur à travers la construction), réduisent le potentiel de séchage du mur. Par conséquent, l’humidité intérieure devrait être traitée à la source à l’aide de ventilateurs et grâce à un système de CVC de conception, d’installation et de fonctionnement adéquats.

L’humidité intérieure ne pouvant pas être éliminée doit être contrôlée en utilisant un pare-air et pare-vapeur/une barrière. Malgré le fait que ces deux systèmes de barrière ne soient pas pareils ni interchangeables, il y a parfois confusion dans l’industrie, car un seul matériau est souvent utilisé pour les deux fonctions.
Le contrôle de la circulation de l’air est plus important que le contrôle de la diffusion de la vapeur, tel qu’illustré à la Figure 1. Au cours d’une saison de chauffage, l’étanchéité d’un panneau de gypse avec un trou au milieu peut créer une accumulation de 28,4 L (30 pte) d’eau. La diffusion de vapeur grâce à un panneau de gypse solide ( c.-à-d. sans trou), cependant, ne créera que 0,3 L (1/3 pte) d’eau.

Par conséquent, l’installation rigoureuse d’un scellant hermétique dans la construction des murs intérieurs est essentielle pour enrayer les problèmes liés à l’humidité dans le climat plus froid du Canada. Le gypse calfeutré, collé ou avec joints d’étanchéité peut servir à cette fin tout en étant perméable à la vapeur, ce qui permet de sécher le mur vers l’intérieur. Appliquer sur le gypse un revêtement semi-perméable comme de la peinture au latex est généralement suffisant pour contrôler la circulation de la vapeur dans la plupart des bâtiments. Cependant, les barrières pare-vapeurs telles que les plaques de polyéthylène sont souvent requises par les différents codes (p. ex. le Code National du Bâtiment du Canada [CNB]) et également utilisées pour les barrières intérieures.

Conditions extérieures et intérieures

Controlling condensation from air leakage and vapour diffusion

Figure 2: The diagrams shown above depict a high-performance flow-through wall (left) and its high-performance plastic counterpart (right).

La conception et les spécifications des matériaux du bâtiment dépendent fortement de la zone climatique. Un grand nombre de problèmes de bâtiments sont causés aujourd’hui par des concepteurs et des constructeurs qui ont pris un concept qui fonctionnait dans une zone climatique et pour ensuite l’amener tel quel dans une autre. Un bon exemple de cela a été au cours de la « crise des condos à fuites » à Vancouver et dans les environs, à la fin des années 1980 au début des années 2000, qui ont entraîné des problèmes de bâtiments généralisés. Une étude menée sur les défaillances des enveloppes de bâtiments dans cette région a démontré que les murs à étanchéité construite en façade étaient inadéquats pour cette région. Une fois humidifiés, leur potentiel de séchage dans le climat côtier du bas de la vallée au cours de l’hiver est devenu très limité. (Pour plus d’information, voir D. Ricketts et J. Lovatt, « Étude des failles dans l’enveloppe du bâtiment dans le climat côtier de la Colombie-Britannique », publié par Morrison Hershfield et la Société canadienne d’hypothèques et de logement [SCHL] en 1996.)

Les conditions intérieures peuvent également dicter la façon dont le bâtiment doit être conçu et construit. Par exemple, la circulation de la vapeur peut être un important mécanisme de transport de l’humidité dans les bâtiments avec des niveaux d’humidité intérieure (p. ex., dans les hôpitaux, dans les musées et dans les natatoriums). Cependant, la plupart des bâtiments ont un niveau d’humidité relative (HR) de 20 à 35 % pendant la saison de chauffage. Dans ces conditions, le potentiel de circulation de la vapeur de condensation est petit ; il peut tout de même être géré facilement avec des matériaux, de l’isolation, et des pratiques de construction bien choisies.

Constructions laissant circuler la vapeur

Bien que les pare-vapeurs aient pour but d’empêcher de mouiller les constructions, ils les empêchent souvent également de sécher. Les pare-vapeurs installés du côté intérieur des constructions les empêchent de sécher vers l’intérieur — c’est un problème pour les espaces climatisés, et peut aussi être un problème lorsqu’il y a un matériau imperméable à la vapeur installé sur l’extérieur de la construction, créant ainsi un double pare-vapeur. Par conséquent, il est pratique de favoriser les mécanismes de séchage plutôt que des mécanismes de prévention de mouillage — ce qui veut dire qu’il faut éviter d’utiliser des pare-vapeurs, si les retardateurs de vapeur fonctionnent, et éviter d’utiliser des retardateurs de vapeur lorsque des matériaux perméables à la vapeur suffisent.

Un débit de haute performance à travers le mur peut être atteint grâce à des matériaux permettant de laisser passer la vapeur, comme on peut le voir dans la partie gauche de la Figure 2. Cette construction de mur convient à n’importe quelle zone climatique. Le bardage ventilé — avec la laine de roche isolante d’extérieur perméable à la vapeur, les panneaux à copeaux orientés (PCO) semi-perméables à la vapeur ou les revêtements de gypse perméables, et l’isolation pour cavité semi-perméable à la vapeur (p. ex. la laine de roche) entre des structures de bois ou d’acier — permet à toute humidité de sécher dans un sens ou dans l’autre.

L’ajout d’un pare-vapeur en polyéthylène à l’intérieur élimine le séchage vers l’intérieur, comme indiqué sur le côté droit de la Figure 2. La climatisation de l’intérieur avec ce type de construction peut causer des problèmes liés à l’humidité, car la condensation peut s’accumuler sur la plaque de polyéthylène au cours de l’été.

Isolation de l’extérieur vers l’intérieur

Controlling condensation from air leakage and vapour diffusion

Figure 3: This table, taken from Building Science Digest 163, Controlling Cold-weather Condensation Using Insulation (John Straube), illustrates the ratio of interior to exterior insulation to mitigate interior air leakage condensation.

En dépit de la plupart des efforts pour réduire les fuites d’air intérieur, la conception d’un bâtiment étanche à l’air et la construction sont deux choses bien différentes. La construction d’un bâtiment satisfaisant aux normes strictes de Maison Passive requiert une structure de bâtiment atteignant 0,6 CA/H à 50 Pa. La plupart des bâtiments sont de 5 à 9 CA/H, et les meilleurs sont entre 2 et 3 CA/H. Par conséquent, la plupart des bâtiments auront une certaine quantité de fuites d’air.

Le facteur essentiel pour prévenir la condensation à l’intérieur d’un mur est de garder les surfaces de condensation dans la construction — habituellement dans l’enveloppe, car il s’agit habituellement de la plus couche la plus à l’extérieur — au-dessus du point de rosée. En plaçant une quantité suffisante d’isolant sur le côté extérieur, l’enveloppe reste chaude et la condensation est évitée.

Bien que le fait de placer l’isolant de cavité intérieure augmente la résistance thermique de la structure des murs, il permet aussi de réduire la circulation de chaleur dans l’enveloppe, abaissant sa température. Pour s’assurer que le revêtement reste au-dessus du point de rosée, la bonne proportion d’isolation extérieure/intérieure est requise pour contrôler la condensation causée par les fuites d’air de diverses conditions extérieures et intérieures, tel qu’illustré à la Figure 3.

Conclusion

Comprendre les fondements de la chaleur, de l’air et du transfert d’humidité, ainsi que les propriétés des matériaux, est essentiel pour éviter les problèmes liés à l’humidité. La construction de murs avec pare-vapeurs doubles ou pare-vapeurs situés du mauvais côté de l’immeuble devrait être une chose du passé.

En tenant compte des réalités pouvant influer sur l’équilibre de l’humidité d’un bâtiment ( p. ex. la pénétration de l’eau, les fuites d’air, la diffusion de la vapeur et la condensation), il est important de choisir des matériaux qui peuvent contrôler et limiter la quantité d’humidité présente dans le système, mais en même temps permettre un desséchage adéquat en cas de besoin.

L’objectif est de concevoir des bâtiments résistants au vieillissement, aux fuites, et aux vices de construction en favorisant des mécanismes de desséchage ou en s’assurant que le potentiel de desséchage soit plus grand que celui de mouillage dans l’enceinte. Tandis que la perte de chaleur disparaît peu à peu, à cause des critères d’isolation extérieure continue de plus en plus rigoureux, il en sera de même pour les exigences en matière de pare-vapeurs « légers » dans le climat froid du Canada. Seul le temps nous le dira.

Vincent Chiu a rejoint l’équipe scientifique du bâtiment de ROCKWOOL en tant que spécialiste en science du bâtiment en mai 2016. Il a une maîtrise en sciences appliquées en génie du bâtiment de l’Université Concordia, où il s’est spécialisé en diagnostic et en réhabilitation de bâtiment, en modélisation du bâtiment, en génie éolien et en aérodynamique du bâtiment. Chiu travaille maintenant beaucoup avec des architectes, des ingénieurs, des consultants en conception et des entrepreneurs, offrant des solutions d’enceinte dans le monde de l’architecture et mettant de l’avant des modèles d’enceinte et une approche de la science du bâtiment écoénergétiques. Vous pouvez le joindre à vincent.chiu@rockwool.com.

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