Nœuds constructifs - Réglementation
Coefficient de transfert thermique par transmission HT
Le flux thermique total qui se produit par transmission, pour une différence de température d'un Kelvin entre les environnements intérieur et extérieur, est exprimé par le coefficient de transfert thermique par transmission, dont le symbole est HT.
Ce flux thermique total comprend trois composantes:
Avec:
HD = le flux thermique directement vers l'environnement extérieur
Hg = le flux thermique via le sol et via les caves et vides techniques non-chauffés en contact avec le sol
HU = le flux thermique via les espaces adjacents non-chauffés (EANC)
Chacun de ces composants comprend un flux thermique à travers les parois Hxconstructions t un flux thermique à travers les nœuds constructifs Hxjunctions.
Par conséquent, HT peut aussi s'écrire comme suit:
Avec:
HTconstructions qui comprend uniquement les flux thermiques par transmission à travers des parois de la surface de déperdition. Cf. Document de référence pour les pertes par transmission (celui-ci dépasse le cadre de cet Atlas des Nœuds Constructifs).
HTjunctions qui comprend uniquement les flux thermiques par transmission à travers les nœuds constructifs. Cf. Annexes IV/V de l'arrêté PEB.
Retour en haut de page
Aperçu des différentes options pour tenir compte de l'influence des nœuds constructifs
L'annexe IV/V de l'arrêté PEB prévoit trois options possibles pour déterminer l'influence des nœuds constructifs sur le niveau K: l'option A, B ou C.
Par volume de niveau K doit être choisie une des trois options. Cela signifie également qu'il n'est pas possible de choisir plusieurs options pour différentes parties du projet à l'intérieur d'un même volume de niveau K. Une fois qu'une option est retenue pour le volume de niveau K, chaque partie du projet et chaque sous-dossier doit tenir compte des nœuds constructifs suivant cette option.
OPTION A: la méthode détaillée
OPTION B: la méthode des nœuds PEB-conformes
OPTION C: le supplément forfaitaire
Il est important de faire remarquer que cette option, exactement comme pour les options précédentes, ne décharge pas l'équipe de construction de la responsabilité de réduire au minimum absolu les risques dus par exemple à la formation de moisissures et de condensation.
Retour en haut de page
L'Atlas des Nœuds Constructifs de Wienerberger vous vient en aide pour l'option B
Dans de nombreux cas, l'architecte choisira l'option B, qui aspire à un nombre maximal de nœuds constructifs PEB-conformes. Chaque projet renfermera cependant aussi des nœuds constructifs PEB-non conformes. Pour des raisons pragmatiques, ces nœuds constructifs seront dans de nombreux cas pris en compte en recourant aux valeurs par défaut. Si vous faites cela pour un grand nombre de nœuds constructifs, cela se traduira par une forte augmentation des niveaux K et E.
Il est tout aussi peu évident d'utiliser la possibilité de faire baisser le supplément sur le niveau K en prenant en compte des nœuds constructifs PEB-conformes "à effet favorable". En effet, qui dispose du logiciel validé, du temps et des connaissances pour le faire?
Pourquoi Wienerberger a-t-elle mis au point un Atlas des Nœuds Constructifs?
Pour solutionner ce problème, la société Wienerberger a développé l'Atlas des Nœuds Constructifs. Des nœuds constructifs PEB-conformes "à effet favorable", comme les angles sortants (par exemple: fondations, rives de toit, etc.) ont été calculés par l'Université de Gand avec un logiciel validé pour d'innombrables combinaisons pratiques de valeurs et épaisseurs d'isolation. Les nœuds constructifs, pour lesquels les valeurs par défaut s'avèrent très défavorables – comme par exemple les consoles de suspensions pour maçonnerie –, ont également été calculés afin que l'influence de ces nœuds constructifs PEB-non conformes puisse être prise en compte avec des valeurs calculées plus favorables au lieu de devoir recourir aux valeurs par défaut.
Contrôle correct mais simplifié des règles de base
A côté de cela, l'Atlas des Nœuds Constructifs de Wienerberger reprend un grand nombre de nœuds constructifs PEB-conformes, avec indication des règles de base. Il est ainsi simple pour l'architecte de vérifier si son détail satisfait aux règles de base d'un nœud constructif PEB-conforme.
Un rapport complet pour votre projet
Après avoir parcouru l'Atlas des Nœuds Constructifs pour votre projet, vous recevrez un rapport détaillé complet. Idéal pour la communication avec les autres partenaires de constructions, les rapporteurs PEB, le maître de l'ouvrage,...
Cet Atlas des Nœuds Constructifs constitue par conséquent non seulement un instrument pratique pour prendre efficacement en compte les nœuds constructifs, mais aussi un ouvrage de référence apprécié ainsi qu'une source d'inspiration pour le développement de nouvelles solutions détaillées pour les nœuds constructifs.
Ci-après, nous nous pencherons de manière approfondie sur la notion de "nœud constructif PEB-conforme". Celle-ci s'avère en effet indispensable pour utiliser correctement l'Atlas des Nœuds Constructifs et pour prendre en comte correctement les nœuds constructifs suivant l'option B.
Retour en haut de page
Nœuds constructifs PEB-conformes
Il existe deux manières de déterminer qu'un nœud constructif est PEB-conforme:
- Le nœud constructif satisfait à une des règles de base pour un détail à faible pont thermique
- le nœud constructif satisfait à la valeur limite qui est d'application: Ψe ≤ Ψe,lim
Règles de base pour un détail à faible pont thermique
Les règles de base permettent, d'une manière simple et principalement visuelle, de déterminer si un nœud constructif est PEB-conforme ou non.
Les règles de base pour un détail à pont thermique négligeable sont basées sur le principe de la 'coupure thermique' garantie. Cela signifie que les couches isolantes de 2 parois jointives de la surface de déperdition doivent s'accoler de manière toujours continue.
La condition peut être satisfaite par une des deux situations suivantes:
RÈGLE DE BASE 1: continuité des couches isolantes grâce à une épaisseur de contact minimale.
RÈGLE DE BASE 2: continuité des couches isolantes grâce à l'interposition d'éléments isolants
Cependant lorsque les deux règles de base ci-dessus ne permettent pas de garantir la coupure thermique, une troisième règle de base est prévue:
RÈGLE DE BASE 3: longueur du chemin de moindre résistance.
Si un nœud constructif satisfait à une de ces trois règles de base, le nœud constructif est, par définition, PEB-conforme.
S'il est possible à l'aide de calculs numériques validés de démontrer que la valeur Ψed'un nœud constructif est inférieure ou égale à la valeur limite correspondante, ce nœud constructif sera également "PEB-conforme".
La plus-value qu'offre l'Atlas des Nœuds Constructifs de Wienerberger!
L'Atlas des Nœuds Constructifs de Wienerberger comprend plusieurs nœuds constructifs qui ne satisfont pas aux règles de base, mais qui sont PEB-conformes parce que les calculs démontrent que ces nœuds constructifs satisfont bel et bien à la condition relative à la valeur limite. Dans plusieurs cas, des détails bon marché et simples de plusieurs nœuds constructifs suffiront pour réaliser des nœuds constructifs PEB-conformes!
Retour en haut de page
Que contiennent précisément les règles de base?
Les règles de base pour un détail à pont thermique négligeable se focalisent chacune sur les couches isolantes des parois et sur d'éventuels éléments isolants. Avant d'aborder ces règles de base proprement dites, il est nécessaire de définir clairement les notions de "couche isolante d'une paroi de la surface de déperdition" et de "ligne de coupure thermique".
Couche isolante d'une paroi de la surface de déperdition
La couche isolante d'une paroi de la surface de déperdition est par définition la couche de matériau présentant la plus grande résistance thermique.
fig. 1: Dans la plupart des cas, la couche isolante s'avère clairement identifiable.
Pour une couche de construction non-homogène, la résistance thermique doit être prise en compte en pondérant la conductivité thermique selon la superficie. Si une isolation est par exemple placée entre les chevrons d'une toiture inclinée, la résistance thermique R de cette couche isolante d'épaisseur d sera déterminée par:
avec fisol la fraction de superficie d'isolation et fwood la fraction de superficie de bois (fisol + fwood = 1)
La couche isolante peut également être constituée de plusieurs couches de matériaux (les membranes doivent être négligées). A condition que:
- les couches accolées de matériaux se succèdent ET
- il n'y ait aucune couche d'air intercalée ET
- chacune des couches de matériaux ait une valeur λ inférieure ou égale à 0,2 W/mK
S'il est répondu à ces conditions, les couches isolantes doivent être considérées comme une couche isolante assemblée, avec une épaisseur d égale à la somme des épaisseurs de chacune des couches di et la résistance thermique R égale à la somme des résistances thermiques de chacune des couches Ri (pour une couche isolante non homogène, la résistance thermique Ri est déterminée comme expliqué ci-dessus).
Il est important d'insister sur le fait qu'une succession ininterrompue de couche de matériaux qui satisfont aux conditions ci-dessus, DOIT être considérée comme une couche isolante assemblée. On ne peut donc pas considérer une seule des couches de matériaux comme la couche isolante! Ceci pour éviter que les règles de base – dont la rigueur est liée à la qualité isolante des couches isolantes au droit du nœud – ne soient appliquées de manière trop laxiste. Cela signifie que dans les règles de base la somme des épaisseurs d et la somme des résistances thermiques R doivent toujours être utilisées.
Pour l'application des règles de base, il ne peut y avoir qu'une seule couche d'isolation. Si par exemple, outre l'isolation du creux, une isolation par l'extérieur devait être placée, alors une seule des deux, c'est-à-dire celle avec la plus grande résistance thermique, peut être considérée comme 'la couche isolante de la paroi' (Figure 2).
Fig.2: Seule la couche avec la plus grande résistance thermique peut être considérée comme couche isolante de la paroi.
Ligne de coupure thermique
Lorsqu'une ligne ininterrompue peut être tracée d'une couche isolante à une autre en passant à travers les éléments isolants, il sera alors toujours possible de tracer une ligne de coupure thermique.
Une ligne de coupure thermique doit être le plus possible parallèle aux limites des couches isolantes et des éléments isolants qu'elle traverse (fig. 3).
Fig.3: Une ligne de coupure thermique est une ligne ininterrompue et doit être le plus possible parallèle aux limites des couches isolantes et des éléments isolants qu'elle traverse.
La position de la ligne de coupure thermique n'est pas importante, tant qu'elle répond à la définition. Cela implique qu'à partir du moment où une ligne de coupure thermique peut être tracée, une infinité de lignes de coupure thermique pourra être tracée. Si l'exigence de valeur R est respectée pour une ligne de coupure thermique (cf. règle de base 2), alors elle le sera pour toutes.
Dans le cas de châssis de fenêtre et de porte avec coupure thermique, une ligne de coupure thermique doit passer par la coupure thermique du châssis (fig. 4).
Fig.4: Ligne de coupure thermique dans le cas de châssis de fenêtre et de porte avec coupure thermique
Retour en haut de page
Règle de base 1: épaisseur minimale de contact des couches isolantes
Champ d'application:
nœuds constructifs où les couches isolantes des parois qui se joignent peuvent se connecter directement l'une à l'autre.
Règle:
l'épaisseur de contact dcontact ne peut jamais être inférieure à la moitié de la plus petite des épaisseurs d1 et d2:
avec:
dcontact = l'épaisseur de contact des couches isolantes entre les faces froide et chaude
d1 et d2 = les épaisseurs respectives des couches isolantes des 2 parois qui se joignent
Cas spécifique: châssis de fenêtre ou de porte
sans coupure thermique: l'épaisseur di du châssis de fenêtre ou de porte sera interprétée comme l'épaisseur du cadre fixe du châssis de fenêtre ou de porte mesuré perpendiculairement au plan du vitrage (fig.5).
Fig.5: Châssis de fenêtre ou de porte sans coupure thermique: d1 = l'épaisseur du cadre fixe du châssis, mesurée perpendiculairement au plan du vitrage.
avec coupure thermique: on satisfera ici à la règle de base 1 lorsque la couche isolante (de la paroi) est en contact direct avec la coupure thermique et ce sur toute l'épaisseur de la coupure thermique (fig.6).
Fig.6: Règle de base 1 pour châssis de fenêtre et de porte avec coupure thermique. La solution centrale ne satisfait pas à la règle de base 1.
Retour en haut de page
Règle de base 2: interposition d'éléments isolants
Champ d'application:
nœuds constructifs où les couches isolantes ne peuvent pas se raccorder directement (l'une à l'autre), mais où il existe bien la possibilité d'intercaler des éléments isolants.
Ces éléments isolants assumeront localement la fonction d'isolation thermique des couches isolantes, de manière à maintenir ainsi la coupure thermique.
POINT D'ATTENTION: attention à la résistance à la compression des éléments isolants.
En particulier à hauteur de l'appui de fondation, il conviendra de vérifier dans quelle mesure l'élément isolant appliqué s'avère conforme en termes de résistance à la compression. Si nécessaire, consultez un ingénieur en stabilité.
Règle:
Tous les éléments isolants doivent répondre simultanément aux trois exigences représentées sur le schéma ci-dessous (fig.7):
Fig.7: Règle de base 2: Chacun des éléments isolants doit répondre simultanément aux 3 exigences.
Chacune des trois exigences est expliquée ci-dessous.
1. Exigence de valeur λ
avec:
λinsulting part = la conductivité thermique de l'élément isolant.
Cette conductivité thermique doit être déterminée en conformité avec l'Annexe A du Document de référence pour les pertes par transmission.
POINT D'ATTENTION: Quid des fixations mécaniques qui percent localement des éléments isolants?
Si les fixations mécaniques ont une valeur λ > 0,2 W/mK et si elles relient les faces chaude et froide de l'isolant, la superficie totale de ces fixations mécaniques ne pourra dépasser 1 cm² par mètre courant de nœud constructif linéaire.
Si ce n'est pas le cas, les fixations mécaniques seront prises en compte comme des nœuds constructifs ponctuels.
Les goujons d'ancrage pour fenêtres constituent un exemple classique.
Les interruptions locales de l'élément isolant par un autre matériau à conductivité thermique inférieure ou égale à 0,2 W/mK sont autorisées uniquement si la part du volume de l'autre matériau est inférieure ou égale à 10% par mètre courant de nœud constructif linéaire.
2. Exigence de valeur R
avec:
R = la résistance thermique d'un élément isolant.
Ri = les résistances thermiques des couches isolantes des parois.
Plus la qualité des couches isolantes avoisinantes (R1 en R2),sera élevée, plus la résistance thermique R d'un élément isolant devra être élevée, avec 2 m2K/W comme limite absolue pour R
Cas spécifique: châssis de fenêtre et de porte:
avec:
R = la résistance thermique d'un élément isolant.
R1 = la résistance thermique de la couche isolante de la paroi opaque.
Il n'est notamment pas tenu compte de la valeur Ufdu châssis de fenêtre ou de porte mais uniquement de la résistance thermique de la couche isolante de la paroi opaque. En même temps, la limite supérieure est abaissée à 1,5 m2K/W.
Comment calculer la valeur R d'un élément isolant?
La valeur de résistance R d'un élément isolant, exprimée en m2K/W, sera déterminée de la manière suivante:
avec
dinsulating part = l'épaisseur, exprimée en m
λinsulating part = la conductivité thermique de l'élément isolant, exprimée en W/mK
Dans certains cas, il est permis 'd'additionner' l'influence de différents éléments isolants. Les épaisseurs et les résistances thermiques des différents éléments isolants peuvent être additionnées dans une direction perpendiculaire à la ligne de coupure thermique si chacun des éléments isolant a une valeur λ inférieure ou égale à 0,2 W/mK et s'il n'y a aucune couche d'air entre eux.
Cela permet de considérer les différents éléments isolants comme un élément isolant 'homogène' avec une épaisseur d égale à la somme des épaisseurs dide chacun des éléments isolants et la résistance thermique R égale à la somme des résistances thermiques Ri de chacun des éléments isolants.
Point d'attention: comment déterminer dinsulating part?
Dans le cas d'éléments isolants orthogonaux:
L'épaisseur dinsulating part doit toujours être mesurée perpendiculairement à la ligne de coupure thermique qui la traverse. Lorsque la ligne de coupure thermique traverse l'élément isolant suivant deux directions, alors il y a deux valeurs R pour un même élément isolant. Dans ce cas, les deux valeurs R doivent forcément répondre à l'exigence de valeur R.
Dans le cas d'éléments isolants non-orthogonaux:
L'épaisseur dinsulating part est définie comme la plus courte distance entre le côté chaud et le côté froid de l'élément isolant (fig. 8).
Fig.8: Exemple de détermination de l'épaisseur dinsulating en cas d'éléments isolants non-orthogonaux
3. Exigence d'épaisseur de contact
avec:
dcontact,i = l'épaisseur de contact à l'endroit du raccord i.
dinsulation part = l'épaisseur de l'élément isolant.
dx = l'épaisseur soit de la couche isolante en contact, soit d'un autre élément en contact.
L'exigence sur l'épaisseur de contact doit être comprise de la manière suivante (cf. fig. 9): si un élément isolant d'une épaisseur dinsulating est accolé à une couche isolante, alors dx est à considérer comme l'épaisseur de la couche isolante; et la moitié de la plus petite des deux épaisseurs est la limite inférieure de l'épaisseur de contact entre eux. Si un élément isolant d'une épaisseur dinsulating part est accolé à un autre élément isolant, alors dx est à considérer comme l'épaisseur de l'autre élément isolant et, à nouveau, la moitié de la plus petite des deux épaisseurs est la limite inférieure de l'épaisseur de contact entre eux.
Fig.9: L'exigence d'épaisseur de contact doit être respectée pour tous les raccords.
Cas spécifique: châssis de fenêtre ou de porte
Sans coupure thermique: dx = l'épaisseur du cadre fixe du châssis de fenêtre ou de porte, mesurée perpendiculairement au plan du vitrage.
Avec coupure thermique: l'élément isolant doit être en contact direct avec la coupure thermique, et ce sur toute l'épaisseur de la coupure thermique.
Retour en haut de page
Règle de base 3: longueur du chemin de moindre résistance
Champ d'application:
Dans les situations dans lesquelles les couches isolantes ne peuvent pas se joindre directement et dans lesquelles il n'est pas possible d'intercaler un élément isolant, la coupure thermique ne pourra pas être conservée. La règle de base 3 prévoit une possibilité d'obtenir quand même, sans coupure thermique, un nœud constructif PEB-conforme.
Règle:
avec:
li = la longueur du chemin de moindre résistance.
Le chemin de moindre résistance
Le chemin de moindre résistance est défini comme le plus court trajet entre l'environnement intérieur, et l'environnement extérieur ou un espace adjacent non-chauffé (EANC), et qui ne coupe nulle part une couche d'isolant ou un élément isolant d'une résistance thermique supérieure ou égale à la plus petite des deux résistances R1 et R2 (R1 et R2 étant les résistances thermiques des couches isolantes des parois).
Cela signifie qu'on doit tracer, sur le plan de coupe du nœud constructif, la ligne la plus courte, de l'intérieur vers l'extérieur ou vers un EANC, qui ne coupe nulle part une couche isolante. Si la longueur totale de cette ligne est inférieure à 1 mètre, il sera alors recommandé d'ajouter de l'isolant, à condition que cet isolant présente une résistance thermique supérieure ou égale à la plus petite des valeurs R1 et R2.
Exemple
Fig.10: La longueur du chemin de moindre résistance (ligne rouge) doit être plus grande ou égale à 1 mètre.
L'ATLAS DES NŒUDS CONSTRUCTIFS DE WIENERBERGER GARANTIT L'APPLICATION CORRECTE DE LA RÉGLEMENTATION RELATIVE AUX NŒUDS CONSTRUCTIFS.
À l'aide de l'Atlas des Noeuds Constructifs de Wienerberger, pas besoin d'être un spécialiste en nœuds constructifs pour appliquer correctement cette réglementation.
Retour en haut de page
Références
Document explicatif suivant le "projet de modification de l'ANNEXE IV/V de l'arrêté PEB", version finale – 31 décembre 2009. Groupe de travail PAThB2010
Document de référence pour les pertes par transmission, publié au Moniteur Belge du 08.12.2010
Réglementation PEB, "Annexe VIII Traitement des nœuds constructifs", publiée au Moniteur Belge du 08.12.2010
Limitation des nœuds constructifs/ponts thermiques par une conception intelligente. A prendre en compte dans la réglementation en matière de performances énergétiques depuis 2010 – Vitruvius Academy, formation pour architectes (2009)
Nœuds constructifs: solutions de construction et encodage dans le logiciel PEB. Conception adaptée et confrontation aux nouvelles normes énergétiques – Vitruvius Academy, formation pour architectes (2011)
Retour en haut de page