• Création juillet 2018.
  • Auteur : Claude Crabbé
  • Mise en page et Antidote OK, Sylvie

Isolation par l’extérieur de façades légères dans un centre pour réfugiés

« Le Merisier » Centre d’accueil pour réfugiés.

La Croix Rouge de Belgique a rénové certaines façades légères de son centre pour réfugiés à Fraipont et en a profité pour améliorer les performances thermiques de celles-ci en les isolant par l’extérieur.

Introduction

Le centre pour réfugiés de la Croix Rouge de Belgique situé à Fraipont dans la province de Liège accueille de nombreuses personnes chassées de chez elles par les aléas de la vie et de l’histoire dans leurs pays d’origine. Il s’agit de familles ou de personnes isolées, dont un certain nombre de mineurs non accompagnés.

Certains travaux dans les bâtiments sont devenus urgents par vétustés, notamment le remplacement de fenêtres.

Étant donné le faible niveau d’isolation des bâtiments qui datent du début des années 1960, le propriétaire souhaite profiter de ces travaux pour améliorer les performances thermiques des façades d’une partie des bâtiments. Il décide d’installer des châssis et vitrages performants et d’isoler par l’extérieur les parties pleines des façades légères. Un bardage sera placé devant l’isolant.

Le propriétaire a également l’intention d’entreprendre plus tard d’autres travaux d’amélioration de l’enveloppe du volume protégé. Ces travaux ne sont pas encore déterminés. Ils dépendront des urgences et des fonds disponibles.

Le bâtiment

Ancien centre hôtelier de loisir et de délassement de la RTT, il sert actuellement de centre d’accueil pour réfugiés.
Le bâtiment principal qui nous concerne compte environ 7 000 m² de surface de plancher.
Il comprend 6 ailes de logement (chambres), un réfectoire et des locaux de loisir et de service.
Ce sont les façades des étages de l’aile A qui feront l’objet des premiers travaux.

Vue aérienne du bâtiment.

Ailes de logements : A, B, C, D, E et I.

L’aile A :
Le bâtiment A comprend un sous-sol, un rez-de-chaussée et deux niveaux de chambres (+1 et +2)
Ce sont les façades longitudinales (Est et Ouest) des chambres qui doivent être rénovées par remplacement des châssis vitrés et pose d’un bardage isolé devant les façades légères.
Ces travaux concernent environ 7 % de la totalité des façades de l’immeuble.
Le toit plat situé au dessus du niveau +2 est isolé par environ 10 cm de verre cellulaire.

Plan des deux niveaux concernés.

 

Photos 1 et 2 – Façade Est.

Photo 3 – Façade Ouest.

État existant des façades concernées :
Il s’agit de façades légères en aluminium sans coupure thermique.

  • Les parties vitrées pivotent d’une seule pièce. Elles sont munies de double vitrage de la première génération. (U = +/- 3 W/m²K). Les ouvrants sont très lourds à manœuvrer et sont déformés. Ils n’assurent plus aucune étanchéité à l’air.
  • Les parties opaques sont constituées de panneaux pleins placés dans la structure en aluminium. Ces panneaux sont isolés par environ 4 cm de laine de roche insérée entre deux plaques en verre structuré opaque de teinte gris foncé. Les nombreux ponts thermiques causés par la structure en aluminium sans coupure thermique provoquent souvent de la condensation superficielle à de nombreux endroits du côté intérieur.
  • L’absence de ventilation hygiénique de base augmente ces problèmes d’humidité malgré le peu d’étanchéité à l’air des ouvrants.

Situation avant travaux : pivotant vertical et partie pleine.

Partie haute : à gauche, ouvrant vitré ; à droite, partie opaque.

Partie basse : à gauche : ouvrant vitré ; à droite, partie opaque.

Les contraintes

Les risques de condensation interne :

Les vitrages et les cadres en aluminium sont étanches à la vapeur, ils ne peuvent donc pas se trouver du côté extérieur de l’isolant. Si les parties existantes sont conservées, l’isolant devra donc être placé à l’extérieur.

Les ponts thermiques :

  1. Les châssis en aluminium thermiquement très conducteur doivent être recouverts par l’isolant.
  2. Les dalles des balcons sont déjà isolées par le dessous. Elles devraient également l’être par le dessus. Ce n’est pas prévu dans le budget des travaux urgents. Les seuils des portes-fenêtres  seront cependant relevés de manière à pouvoir par la suite isoler le haut des dalles tout en conservant une hauteur de seuil suffisante.
  3. Les rives des façades légères sont en contact avec des façades non isolées. Celles-ci seront  probablement isolées plus tard. Les travaux devront être réalisés de telle manière que les raccords avec les améliorations thermiques futures soient possibles, étanches et sans pont thermique.

L’espace disponible :

Les façades concernées donnent sur des coursives dont la largeur est réduite. L’épaisseur de l’isolant devrait idéalement être la plus importante possible à coût justifié. Pour éviter de rendre les coursives impraticables, l’épaisseur de l’isolant sera cependant limitée.

L’irrégularité de la surface extérieure :

L’isolant devra être suffisamment souple et élastique pour épouser toutes les irrégularités du support et garantir l’absence de vide entre la face extérieure de la façade existante et l’isolant, afin de se prémunir de tout courant d’air froid derrière l’isolant.

La réglementation PEB :

La réglementation PEB prévoit pour ce type de travaux le respect de certaines exigences.

  1. Umax
  2. Ventilation de base
    Tous les châssis sont munis de grilles de ventilations réglables conformes à la norme D50-001

Les agressions mécaniques :

Les coursives sont utilisées de manière intensive. Les éléments de bardage doivent donc être les plus résistants possible, indéformables et faciles à démonter en cas de bris. Le choix s’est porté sur des panneaux en stratifié compact haute pression (HPL) vissés sur une structure en bois.

Le comportement au feu :

Par mesure de sécurité, l’isolant ne sera pas combustible et ne participera pas à la propagation d’un incendie.

L’usage intensif :

Les menuiseries donnant accès des chambres à la coursive sont utilisées en permanence. Leur système d’ouverture sera le plus simple possible pour que la quincaillerie soit résistante et facile à remplacer. Il n’y aura qu’un ouvrant à simple battant par chambre, toutes les autres fenêtres seront fixes.
Les portes-fenêtres seront munies de vitrage de sécurité.

La maîtrise de la surchauffe :

Les apports solaires sont une source importante de surchauffe.
Les balcons constituent des protections fixes efficaces. La protection sera cependant renforcée à l’Ouest par le choix de vitrages avec un facteur solaire g adapté. Le choix de protections solaires extérieures mobiles ne sera pas retenu pour des raisons de fragilité.

La surface vitrée sera diminuée là où c’est possible par le placement de fenêtres plus petites avec allèges opaques. L’isolation sera aussi ainsi améliorée et l’utilisation de l’espace intérieur facilité.

L’occupation du bâtiment pendant les travaux :

Le bâtiment sera occupé en permanence pendant les travaux.

  1. Le chantier devra être sécurisé. Les zones de travail et de circulation réservées seront clairement signalées, Des consignes de sécurité seront communiquées, à l’entrepreneur et aux occupants du centre.
  2. Une grande partie de la façade légère ne sera pas démontée. Cela réduit l’impact des travaux et les surfaces devant être ouvertes.
  3. Les parties enlevées devront être remplacées avant la fin de chaque journée. Dès que les châssis existants seront enlevés, les nouveaux châssis seront placés. L’isolation par l’extérieur et le bardage seront réalisés en deuxième phase lorsque le bâtiment aura été refermé.

La pose d’antennes paraboliques :

Les occupants du centre cherchent à garder des contacts culturels avec leurs communautés d’origine. Un des moyens utilisés est de suivre les émissions télévisées transmises par satellite. Des antennes paraboliques sauvages sont donc installées un peu partout sur le site. Les câbles de connexion rentraient dans le bâtiment par les portes-fenêtres. Celles-ci étaient forcées ou maintenues entrebâillées. Les câbles étaient abîmés. Des passages pour câbles devront donc être prévus.

Les travaux réalisés

Les façades sont constituées d’une structure en aluminium sans coupure thermique soutenant deux types de fermetures : des parties vitrées ouvrantes et des parties opaques fixes.
La structure sera conservée. Les parties vitrées seront remplacées. Les parties opaques seront conservées et isolées par l’extérieur.

Remplacement des parties vitrées

  1. L’ouvrant et de son cadre dormant sont enlevés en conservant la structure de la façade légère. Seuls les ensembles qui pourront être remplacés dans la journée sont retirés.
    Les anciens châssis sont faciles à démonter, car ils sont simplement fixés mécaniquement à la structure qui reste intacte après démontage.
  2. Le seuil des portes est relevé pour permettre la pose ultérieure d’un isolant thermique sur le sol du balcon tout en conservant une hauteur de relevé d’étanchéité suffisante.
  3. Pose de châssis en PVC 5 chambres thermiquement performants avec double vitrage basse émissivité (Ug=1.1 W/m²K) . Le Uw de la fenêtre est de 1.39 W/hm².
    Seule une moitié de la fenêtre s’ouvre pour des raisons de solidité et de facilité de réparation.Le châssis est dans le même plan que le nouvel isolant extérieur et en contact avec celui-ci de manière à garantir la continuité de la couche isolante et éviter les ponts thermiques.Tous les châssis sont munis de grilles de ventilation (OAR) conformes à la norme NBN D50-001.
    Le double vitrage orienté à l’Ouest aura un facteur solaire g ≤42  pour diminuer les risques de surchauffe.
    La finition intérieure est réalisée à l’aide d’éléments préfabriqués en mousse de PVC dense.
    Les châssis sont blancs du côté intérieur et gris anthracite du côté extérieur.
  4. Lorsque les chambres possèdent deux fenêtres, l’une des deux sera munie d’une allège pleine avec bardage pour diminuer les coûts, les déperditions thermiques et les apports solaires. On améliore aussi ainsi les possibilités d’aménagement de ces chambres.

Enlèvement des châssis pivotants existants.

Rehausse du seuil sous les nouveaux châssis.

Nouveau châssis posé vu de l’intérieur avec finition périphérique.

Nouveau châssis posé vu de l’extérieur avant pose du bardage.

 

Châssis fixe avec allège isolée.

Parties pleines :

  1. Les parties existantes sont conservées (structure, vitrages, isolant entre les vitrages).
  2. La base de la façade légère est adaptée pour garantir un relevé d’étanchéité suffisant en cas d’isolation future du plancher des balcons. Un relevé minimum de 15 cm est nécessaire pour respecter les règles de l’art. (NIT 244 du CSTC).La membrane d’étanchéité en EPDM en attente restera visible au bas du bardage. Elle permettra lors de travaux ultérieurs (isolation du sol du balcon) de raccorder la nouvelle étanchéité du balcon sans démonter le nouveau bardage et les châssis.
  3. La structure portante du bardage constituée de montants en bois est fixée par des plats métalliques à la structure existante en aluminium.
  4. Une couche d’isolant en placée entre les montants existants en aluminium et une deuxième couche d’isolant est posée sur toute la surface de manière à isoler en même temps la structure (réduction des ponts thermiques). La laine de roche a été utilisée pour sa souplesse et son comportement au feu.
  5. Un pare pluie extérieur maintient l’isolant en place à l’aide des montants de fixation du bardage. La couche de ventilation est obturée par des profilés perforés.
  6. Un bardage ventilé en plaques de stratifié homogène résistant aux chocs et à un usage intensif est fixé sur les montants en bois de la structure. Le bardage est d’un gris similaire aux parties opaques existantes avant travaux. Il est attaché à l’aide de vis apparentes de la même teinte que le bardage de manière à pouvoir remplacer facilement les plaques abîmées.

La structure existante en aluminium et les panneaux de verre opaque.

Schéma extrait de la NIT 244 du CSTC montrant le relevé d’étanchéité nécessaire dans le cas d’une toiture plate en buttée contre un mur isolé par l’extérieur avec cimentage.

 

Isolant en verre cellulaire à la base du bardage recouvert de la membrane d’étanchéité en attente (EPDM).

  

Structure portante du bardage fixée à la structure existante en aluminium.

Isolant (laine de roche) dans la structure en aluminium et devant celle-ci.

Pare-pluie perméable à la vapeur.

Profilé d’obturation de la couche d’air fortement ventilée.

Bardage posé.

Vis de fixation de la même couleur que le bardage.

Plan schématique des travaux réalisés

Élévation des façades avant transformation.

Élévation des façades après transformation.

Les deux types de nouvelles fenêtres.

Détails de principe figurant dans le cahier spécial des charges.

Conformité des travaux avec la réglementation PEB

Type de travaux

Les travaux réalisés consistaient en une « rénovation simple » dans le sens de la réglementation PEB.
En effet, sont considérés comme des rénovations simples, les actes ou travaux de transformation qui sont de nature à influencer la performance énergétique du bâtiment, mais qui portent sur moins du quart de la surface  de l’enveloppe du bâtiment.

Règles PEB à respecter

Étant donné le type de travaux (rénovation simple) une seule exigence est d’application : le respect de Umax et/ou Rmin des éléments modifiés et neufs et le respect des règles en matière de ventilation.

Umax à respecter pour les façades légères et les vitrages en 2016.

Umax

  • Vitrage : Ug = 1.1 W/m²K et 1.0 W/m²K ≤ 1.1 W/m²K -> OK
  • Façade légère : Ucw = 0.86 W/m²K et 0.81 W/m²K ≤ 2 W/m²K -> OK

Ventilation de base

  • Tous les châssis sont munis de grilles de ventilations réglables (OAR) conformes à la norme D50-001. -> OK
    (Une extraction mécanique est prévue dans les locaux humides.)

Le confort

Comme attendu, la perception d’une amélioration du confort fut immédiate.

  • Facilité de manœuvre des ouvrants par les occupants.
  • Solidité et facilité d’entretien pour l’équipe technique de maintenance.
  • Absence de sensation de froid par rayonnement vers la façade.
  • Diminution de la surchauffe en été.
  • Absence de condensation sur la structure en aluminium.
  • Ventilation de base possible sans devoir entrebâiller une porte.
  • Moins de bris de vitrage.
  • Aspect moins vétuste.

Les économies d’énergie

Le coefficient de transmission thermique de l’ancienne façade légère était d’environ Ucw = 3.61 W/m²K.
Le coefficient de transmission thermique de la façade légère après transformation est passé en moyenne à environ Ucw = 0.83 W/m²K.
La différence est de 3.61 W/m²K – 0.83 W/m²K = 2.78 W/m²K.
Étant donné l’origine culturelle, la sédentarité imposée et l’inquiétude des résidents, la température à l’intérieur des chambres occupées quasiment en permanence est relativement élevée tant le jour que la nuit. Nous l’avons estimée la journée à 25°C en moyenne. L’impact de cette température sur les déperditions thermiques est important. L’isolation des façades en est d’autant plus utile.

On peut estimer que les travaux ont permis une économie d’énergie annuelle d’environ 468 kWh par m² de façade légère.

Coût des travaux et temps de retour

Les travaux ont coûté 94.000,00 € HTVA auxquels sont ajoutés les frais d’études et de coordination. Soit, toutes charges comprises, 106.000,00 €. 340 m² de façade légère ont été rénovés. Le coût de la rénovation au m² s’élève donc à environ 312.00 €/m².

Dans ce cas, le temps de retour est de 8,3 ans si on considère que le rendement de l’installation de chauffage est de 70% et que le gasoil coûte 0.80 €/litre.

Si on estime que les fenêtres devaient de toute façon être remplacées et que celles qui ont été placées correspondent aux standards moyens actuels, le coût de celles-ci peut être considéré comme des frais normaux d’entretien de l’immeuble. Il peut être déduit des investissements liés à l’amélioration thermique de la paroi. 35.000,00 € peuvent donc être soustraits des 106.000,00 € dépensés. Le temps de retour dans les mêmes conditions serait de 5.6 ans.

Calculs

Évaluation de la rentabilité de l’isolation d’une paroi

Informations complémentaires

Cette étude de cas a été développée à l’aide des informations et documents fournis par l’architecte auteur du projet (Claude Crabbé Ir. Arch.) et le maître de l’ouvrage (la Croix Rouge de Belgique).
La menuiserie Demarche ( www:menuiserie-demarche.be) a effectué les travaux après avoir réalisé elle-même les plans d’exécution.