Thermique des constructions bois CETE Lyon - Prebat

Journée thématique - 11 mars 2004
ENVELOPPE DU BATIMENT
5
Thermique des constructions bois
CETE
Lyon
Sommaire
1 - Objectifs et enjeux de l ’étude
2 - Phases de travail prévues
3 - Partenariat
4 - Thermique d ’hiver
5 - Thermique d ’été
6 - Perméabilité à l ’air
7 - Conclusion
Le 11 mars 2004
1

Objectif du projet :
Objectifs et enjeux de l ’étude
⎩ Mettre à disposition des entreprises et BE, des données
et des justifications relatives aux conceptions usuelles
rencontrées dans le domaine de la construction bois (à
l’exception du bois empilé), vis à vis de la Réglementation
Thermique (dans les perspectives de sa future évolution).
Portée de l ’étude
⎩ Satisfaire toute la filière
=> Bureaux d ’études indépendants (Bois, Thermique) ;
=> Entreprises de construction à structure bois ;
=> Maître d ’œuvre ; etc.
>>> Solutions pour des constructions de toutes natures
Le 11 mars 2004
Enjeux
- Peu d’éléments dans la RT 2000
>>> Blocage pour l’utilisation du bois
>>> Pénalisation de l’évolution du bois dans la
construction
=> Opposition à l’Accord Cadre Bois-Construction
Environnement
=> Étude = Réponse à l’objectif prioritaire n°9
(Freins Réglementaire et Normatif)
>>> Préparation aux évolutions réglementaires (2005 notamment)
Délais
Objectifs et enjeux de l ’étude
⎩ Le programme a démarré fin Février 2003 et se terminera
en Mars 2005 avec le soutien financier de l ’ADEME
Le 11 mars 2004
2

Phases de travail prévues dans le projet
⎩ 1 - Recensement des solutions constructives bois
représentatives du marché.
⎩ 2 - Calculs des performances U et ψ correspondant
aux solutions retenues en phase 1;
⎩ 3 - Guide sur la perméabilité à l ’air avec expérimentation
sur certaines configurations retenues ;
⎩ 4 - Guide simplifié ⇒ solutions thermiques relatives à
la thermique d ’été ;
⎩ 5 - Solution Technique spécifique maison bois
⎩ 6 - Guide global de l ’étude + Intégration dans RT
Le 11 mars 2004
Partenaires et rôles
⎩ 1 - CTBA : Coordination, solutions bois, calculs
⎩ 2 - IRABOIS : Co-coordination, expertise, guide final
⎩ 3 - CSTB : Expérience de la RT2000, calculs, intégration
résultats dans la RT
⎩ 4 - CETE : Perméabilité à l ’air
⎩ 5 - POUGET et SYNAPSE : Expérience professionnelle,
aide à la définition des solutions, liens entre « praticiens
et théoriciens »
⎩ 6 - IBC : Participation à la définition des solutions à retenir
et mise au propre du carnet de détails de l ’ensemble des plans
du projet
⎩ 7 - FIBC, FFB et CAPEB : Participation à la définition
des solutions à retenir, propose les chantiers pour
la perméabilité à l ’air, participe à la diffusion des résultats.
Le 11 mars 2004
3

Thermique d ’hiver
1 - Recensement des solutions bois « génériques »
Décomposition du bâtiment en différentes familles
d’éléments :
1 - Murs extérieurs
2 - Murs intérieurs
3 - Baies
4 - Planchers bas
5 - Planchers intermédiaires
6 - Planchers hauts
7 - Toiture inclinée
Le 11 mars 2004
Thermique d ’hiver
Pour chaque famille d’éléments, recensement de solutions
représentatives et définitions des variables de conception
Exemple pour les murs extérieurs
(Rq : double peaux extérieures non prises en compte)
Me1 : Mur ossature légère isolation entre montants
Me2 : Mur ossature légère isolation entre montants + isolation
complémentaire intérieure
Me3 : Mur ossature légère isolation entre montants + isolation
complémentaire extérieure
Me4 : Mur lourd : a priori le + défavorable = béton de 20 +
doublage 80+10
Le 11 mars 2004
4

Parois courantes :
Thermique d ’hiver
Mur Me1 : Mur ossature légère isolation entre montants
Epaisseur isolant et
largeur montant (en
mm) (x)
100
120
140
160
Epaisseur Montants
Entraxe montants (en mm) (z)
(en mm) (y) 400 600
36
50
36
50
36
50
36
50
Le 11 mars 2004
Thermique d ’hiver
Interaction entre éléments :
Plancher intermédiaire léger Pli12 avec Me2 : plancher léger
intermédiaire en intersection avec Mur ossature légère isolation
entre montants + complément d ’isolation extérieur de 40mm
Epaisseur isolant et
largeur montant (en
mm)
Complément d’isolant en extérieur de 40 mm d’épaisseur
100
120
140
160
Epaisseur Montants
Epaisseur solives (mm)
(en mm) 50 75
36
50
36
50
36
50
36
50
Largeur solives (mm)
220 300 400 220 300 400
Epaisseur isolant (mm)
1
0
0
2
0
0
1
0
0
2
0
0
1
0
0
2
0
0
1
0
0
2
0
0
1
0
0
2
0
0
1
0
0
2
0
0
Le 11 mars 2004
5

Thermique d ’hiver
En résumé :
A l ’heure actuelle et au travers des 7 familles définies,
⎩ 231 schémas ont été définis (parois courantes + intersection
d’éléments)
⎩ représentant environ 3500 valeurs à calculer (U et ψ)
Le 11 mars 2004
Thermique d ’hiver
2 - Valorisation des parois opaques et modélisation
des ponts thermiques
Exemple : Mur ossature légère, isolation entre montant (36*120,
entraxe de 600) + compléments d’isolant en intérieur 30mm :
PONTS THERMIQUES INTEGRES
Résultat par modélisation
ψ = 0.01 W/m.K
soit un Ueq = 0,264 W/m_.K
Résultat calcul forfaitaire
ψ = 0.04 W/m.K
soit un Ueq = 0,314 W/m_.K
Gain de ~ 15%
Les premières modélisations
donnent : 8%

Thermique d ’hiver
Exemple : Intersection Mur ossature légère, isolation entre montant
(36*120, entraxe de 600) + compléments d’isolant en intérieur 30mm :
PONT THERMIQUE LINEIQUE
Le 11 mars 2004
Thermique d ’hiver
Exemple : Intersection Mur ossature légère, isolation entre montant
(36*120, entraxe de 600) + compléments d’isolant en intérieur 30mm :
PONT THERMIQUE LINEIQUE
Résultat par modélisation
ψ = 0.07 W/m.K (angle sortant)
soit un HD = 0,576 W/K
ψ = 0.09 W/m.K (angle rentrant)
soit un HD = 0,596 W/K
HD = coefficient de déperdition
par transmission à travers les
parois donnant sur l ’extérieur
pour l ’exemple précédent
Résultat calcul forfaitaire
Pas de valeur forfaitaire dans la RT
Travail par assimilation
(dixit BE thermique)
(jonction mur-mur en béton)
ψ = 0.02 W/m.K (angle sortant)
soit un HD = 0,628 W/K
ψ = 0.13 W/m.K (angle rentrant)
soit un HD = 0,758 W/K
Gain de ~ 8 % pour un angle sortant
Gain de ~ 21 % pour un angle rentrant
Le 11 mars 2004
7

Thermique d ’été
Réalisation d ’un outil de type guide simplifié pédagogique
pour satisfaire aux exigences de la RT en matière de confort
thermique
Option simplifiée (sans calcul)
Vérifier Facteur solaire S baie < Sréf. (tableau article 13)
RT2000 & Thermique d ’été, 2 objectifs...
1. Si le bâtiment n ’est pas climatisé :
Limiter les surchauffes
⎩ CONFORT
2. Si le bâtiment est climatisé
Limiter les consommations de climatisation
⎩ ECONOMIES D ’ENERGIE
Le 11 mars 2004
Thermique d ’été
Le confort d ’été des maisons non climatisé
en quatre temps !
Quatre paramètres déterminent le confort d ’été :
⎩ 1 - La situation géographique g
soit la zone climatique d ’été
Les exigences relatives
à la thermique d’été sont notamment
fonction de la situation
géographique du bâtiment, sont définies
4 zones climatiques d’été, soit Ea, Eb, Ec
et Ed (cf annexe 1 de l’arrêté)
Ea
Ea
Eb
Eb
Ec
Ec
Ed
Ed
Le 11 mars 2004
8

Thermique d ’été
⎩ 2 - L ’inertie thermique de la maison
Le 11 mars 2004
Thermique d ’été
⎩ 3 - L ’exposition au bruit des baies
Le 11 mars 2004
9

Thermique d ’été
⎩ 4 - La situation des baies, orientations et inclinaison
Le 11 mars 2004
Thermique d ’été
⎩ Tableau de définition d
des protections solaires
Le 11 mars 2004
10

Perméabilité à l ’air
Sur la base d ’un guide établi dans le cadre du projet
« OPTIMIB » (Financement du Ministère du Logement) et
des solutions retenues dans le recensement des solutions bois
⎩ Réalisation de procédures sous forme d ’un guide de bonne
pratique vis à vis de l ’étanch
tanchéité à l ’air des construction
bois
PROCEDURE :
⎩ Sélection de 4 chantiers ayant mis en œuvre la procédure
⎩ Réalisation d ’essais de perméabilité à l ’air à la fausse porte
⎩ Analyse des résultats et corrections éventuelles
⎩ 2 essais supplémentaires
Le 11 mars 2004
Perméabilité à l ’air
Extrait des fiches de contrôle
Le 11 mars 2004
11

Conclusion
1 - Projet en cours de réalisation
2 - Thermique d ’hiver
Les simulations sont commencées
Fin des calculs en mai 2004
A terme, intégration des résultats dans la future RT 2005
3 - Thermique d ’été
Réalisation du guide en cours
(format de 8 à 12 pages)
Disponibilité en Juin 2004
Le 11 mars 2004
Conclusion
4 - Perméabilité à l ’air
Procédure adoptée par 4 entreprises
Essais jusqu ’en Septembre 2004
5 - Définition d ’une Solution Technique simplifiée
« Maison individuelle bois »
Début du travail en septembre 2004
Fin de l’ étude prévue en février 2005
Le 11 mars 2004
12