Nœuds constructifs dans le cadre d’une transformation

Comment éviter les ponts thermiques dans l’enveloppe d’une école rénovée ?

Une école à Bütgenbach a été complètement transformée entre 2013 et 2015. Les travaux ont été réalisés dans le cadre de l’action Bâtiment Exemplaire en Wallonie. Toutes les mesures raisonnables ont été prises pour rendre ce bâtiment le plus performant possible en matière d’utilisation rationnelle de l’énergie.

L’enveloppe a donc été particulièrement bien isolée. Les techniques d’isolation d’un bâtiment existant sont souvent complexes et les raccords entre les parois délicats à réaliser. Comment ces nœuds constructifs ont-ils été conçus pour réduire les risques de ponts thermiques

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Introduction

En 2013, il a été décidé de rénover une partie des bâtiments de l’école de Bütgenbach devenus vétustes et d’y adjoindre une salle de sport. Un des bâtiments existants sera, quant à lui, transformé en ferme didactique. Le projet a été confié au bureau des architectes associés Damien Franzen, Olivier Henz, Eddy Wertzet Madeline Demoustier– FHW.

A l’école communale fondamentale existante, a été intégrée une école spéciale d’un village voisin.
La Région germanophone de Belgique a en effet décidé de mettre ainsi en pratique la pédagogie d’inclusion des enfants handicapés. Terminée, l’école accueillera 350 enfants.

Le maître de l’ouvrage a la volonté que les bâtiments neufs et rénovés répondent au standard passif, c’est-à-dire que le besoin en chauffage soit inférieur à 15 kWh/m².an et que l’étanchéité à l’air atteigne un niveau n50 ≤ 0.6 vol/h. Pour cela, il est indispensable d’isoler thermiquement les parois extérieures et de rendre celles-ci le plus étanche possible à l’air. Si pour les bâtiments neufs cela ne pose généralement pas de problème, c’est par contre beaucoup plus difficile en rénovation à cause de la nécessité d’adapter les solutions techniques à la configuration des éléments existants conservés notamment à l’endroit des raccords et liaisons.

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Le bâtiment

L’organisation intérieure des locaux a été complètement revue pour que les classes anciennement orientées vers la cour de récréation bruyante soient réorientées vers d’autres directions.

Un nouveau volume annexe, situé entre la cours de récréation et les deux bâtiments principaux, liaisonne ces deux ci tout en donnant accès aux différents locaux.
Une nouvelle salle de sport est construite de l’autre côté de la cours de récréation de manière à former avec les bâtiments de classes un U autour de la cour de récréation.

Les locaux ont également été adaptés pour répondre à certaines exigences liées aux caractéristiques d’une école spéciale dans le domaine thérapeutique (kinésithérapie, ergothérapie, logopédie, …)

A : Cour de récréation

1. Bâtiment de classes à transformer
2. Bâtiment de classes à transformer
3. Bâtiment RTG à transformer en ferme didactique
4. Bâtiment RTG à démolir
5. Restaurant à conserver
6. Centre PMS à conserver

A : Cour de récréation

1. Bâtiment de classes transformé
2. Bâtiment de classes transformé
3. S : Nouvelle salle de sport
4. L : Nouvelle liaison entre les bâtiments de classes

La ferme didactique n’est pas visible

• En bleu : Existant transformé
• En rouge : Parties neuves

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Les différents modes d’isolation prévus

Les techniques d’isolation ont dû être adaptées à chaque cas particulier. Etant donné qu’il s’agit d’une rénovation comprenant des bâtiments existants de types différents et des parties totalement neuves, le nombre de solutions adoptées est très élevé. Ainsi, on compte 13 compositions de toitures différentes, 18 compositions de murs et 8 compositions de planchers inférieurs.

Nous allons seulement en étudier une partie, les plus significatives en surface. Dans tous les cas, les performances atteintes en matière d’isolation sont très élevées.

1. Isolation par l’extérieur de façade existante à l’aide de 30 cm de mousse de polystyrène expansé recouverte d’un crépi (850 m²)

1. Mur existant
2. 30 cm de mousse de polystyrène (EPS)
3. Crépi

2. Isolation par l’extérieur de façade existante à l’aide de 16 cm de mousse de polyuréthane en deux couches croisées dans des structures en bois recouvertes d’un bardage en ardoises artificielles (530 m²)

1. Mur existant
2. Montants 60 x 100
3. 10 cm de mousse de polyuréthane entre montants en bois
4. 6 cm de mousse de polyuréthane en continu
5. Lattage vertical 24 x 48
6. Lattage horizontal 24 x 48 et bardage en ardoises artificielles

3. Isolation par l’extérieur de façade existante par placement d’une contre-paroi à ossature bois remplie de 36 ou 40 cm de flocons de cellulose qui ferme également les baies existantes non conservées. (200 m²)

1. Panneau intérieur en OSB
2. Montants d’ossature en bois 360 mm en forme de I
3. 36 cm de cellulose insufflée entre montants en bois
4. Panneau extérieur en OSB
5. Lattage vertical 24 x 48
6. Lattage horizontal 24 x 48 et bardage en ardoises artificielles

Calcul du coefficient de transmission thermique U à l’aide du logiciel PEB.

4. Isolation par l’extérieur de nouvelle façade en pré-mur de béton de la salle de sport à l’aide de 20 cm de mousse de polyuréthane en deux couches croisées dans des structures en bois recouvertes d’un bardage en plaques de fibre-ciment (400 m²)

1. Nouveau mur en béton coulé entre pré-murs
2. Montants 60 x 100
3. 10 cm de mousse d polyuréthane entre montants en bois
4. 10 cm de mousse de polyuréthane en continu
5. Lattage vertical 24 x 48
6. Lattage horizontal 24 x 48 et bardage en panneau fibro-ciment

5. Isolation de plancher existant des combles par 50 cm de flocons de cellulose (950 m²) ou par 50 cm de mousse de polyuréthane projetée (1050 m²)

1. 50 cm de mousse de polyuréthane projetée ou de flocons de cellulose
   • a Plancher des combles existant en béton armé
   • b Entraits de charpente existante avec plaques de plâtres
2. Faux-plafond acoustique

Calcul du coefficient de transmission thermique U à l’aide du logiciel PEB (cas de gauche).

Calcul du coefficient de transmission thermique U à l’aide du logiciel PEB (Cas de droite).

6. Nouvelle toiture plate sur la salle de sport comprenant deux couches isolantes 18 cm de mousse résolique en toiture chaude et 18 cm de flocons de cellulose sous le support en panneau de bois (450 m²)

1. Lestage gravier 5 cm
2. Etanchéité souple EPDM
3. 18 cm de mousse résolique
4. Panneau support en OSB
5. Gitage entre poutres en bois lamellé collé
6. 18 cm de cellulose insufflée entre gites
7. Freine vapeur à µ variable
8. Lattage
9. Plafond
10. Poutre en bois lamellé collé

Calcul du coefficient de transmission thermique U à l’aide du logiciel PEB.

Comment ont été réalisés les raccords des surfaces isolées avec les éléments contigus ?

Voici quelques détails techniques qui montrent que le principe de continuité de la couche isolante a été respecté. Tous ces nœuds constructifs sont PEB conformes et sont pris en compte dans l’augmentation forfaire de trois points du niveau K.

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Raccord entre le mur isolé par pose d’un crépi sur isolant et un châssis existant conservé

1. Enlèvement du seuil en pierre existant
2. Pose d’un nouveau seuil en aluminium avec isolant sous-jacent en contact avec le châssis conservé
3. Isolation du mur existant par l’extérieur
4. Crépis sur l’isolant

Raccord châssis existant avec nouvel isolant crépi – vue en coupe (source Arch. FHW).

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Raccord entre le mur isolé par pose d’un crépi sur isolant et un nouveau châssis

1. Enlèvement du châssis existant
2. Pose d’un nouveau châssis en contact avec le nouvel isolant
3. Isolation du mur existant par l’extérieur
4. Crépis sur l’isolant
5. Ragréage du plafonnage intérieur et pose de l’étanchéité à l’air

Raccord nouveau châssis avec nouvel isolant crépi –vue en coupe (source Arch. FHW).

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Angle de murs isolés par l’extérieur avec bardage et descente d’eau pluviale encastrée

1. Enlèvement du parement en pierre naturelle
2. Pose d’une première ossature en bois d’une épaisseur de 10 cm
3. Pose de l’isolant en mousse de polyuréthane entre les montants en bois
4. Pose d’une deuxième couche continue de 6 cm de mousse de polyuréthane sauf à l’endroit de la descente d’eau pluviale
5. Contrelattes fixées à travers la deuxième couche d’isolant aux montants de la première couche
6. Lattage horizontal fixé aux contrelattes
7. Bardage en ardoises artificielles

Angle isolé par l’extérieur avec bardage et descente d’eau pluviale encastrée – vue en plan (source Arch. FHW).

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Raccord de mur isolé par l’extérieur avec un nouveau châssis

1. Enlèvement du châssis existant
2. Enlèvement du parement en pierre naturelle
3. Pose du nouveau châssis en contact avec les ossatures isolantes
4. Isolation du mur existant par pose de mousse de polyuréthane entre montants en bois
5. Pose d’une deuxième couche continue de 6 cm de mousse de polyuréthane
6. Contrelattes fixées à travers la deuxième couche d’isolant aux montants de la première couche
7. Lattage horizontal fixé aux contrelattes
8. Bardage en ardoises artificielles
9. Ragréage du plafonnage intérieur et pose de l’étanchéité à l’air

Raccord nouveau châssis avec nouvel isolant sous bardage – vue en plan (source Arch. FHW).

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Raccord entre le mur isolé par pose d’un crépi sur isolant et la toiture en pente existante

1. Enlèvement de la gouttière existante
2. Fixation d’une nouvelle échelle de corniche sous la corniche en béton existante
3. Pose d’un nouveau support pour couverture en zinc en bas de versant
4. Pose de la nouvelle couverture en zinc en bas de versant
5. Pose d’une nouvelle gouttière en zinc
6. Pose d’isolant dans la nouvelle échelle de corniche et sous la nouvelle couverture en zinc
7. Raccord de l’isolant sous corniche avec le nouvel isolant à crépir de la façade
8. Pose d’une plaque en fibro-ciment pour parachèvement du dessous de la corniche
9. Pose de 50 cm d’isolant sur le plancher des combles avec remontée le long de la poutre de rive
10. Remplissage d’isolant entre l’ancienne corniche en béton et la sous-toiture existante.

Raccord toiture existante avec façade existante – vue en coupe (source Arch. FHW).

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Raccord entre une nouvelle façade à ossature bois et un nouveau châssis coulissant avancé

1. Enlèvement du châssis existant et du seuil en pierre
2. Enlèvement du parement en pierre naturelle
3. Pose de la nouvelle façade légère en caissons bois préfabriqués
4. Pose d’isolant entre les caissons et la structure en béton
5. Pose du nouveau châssis coulissant avec son seuil à l’avant de la nouvelle façade
6. Finitions intérieures y compris étanchéité à l’air
7. Pose du bardage avec les lattages devant les caissons

Raccord façade à ossature bois avec châssis avancé – vue en coupe (source Arch. FHW).

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Raccord entre une nouvelle façade à ossature bois et un nouveau châssis en retrait

1. Enlèvement du châssis existant et du seuil en pierre
2. Enlèvement du parement en pierre naturelle
3. Pose de la nouvelle façade légère en caissons bois préfabriqués
4. Pose d’isolant entre les caissons et la structure en béton
5. Pose du nouveau châssis coulissant avec son seuil à l’avant de la nouvelle façade
6. Finitions intérieures y compris étanchéité à l’air
7. Pose du bardage avec les lattages devant les caissons
8. Pose d’une plaque de finition sous le linteau de la façade légère

Raccord façade à ossature bois avec châssis en retrait – vue en coupe (source Arch. FHW).

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Raccord entre la nouvelle toiture plate et la nouvelle façade du hall de sport

Ces deux éléments étant neufs la continuité de la couche isolante ne pose pas de problème.

Raccord entre la toiture plate et la façade du hall de sport (source Arch. FHW).

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Informations complémentaires

Cette étude de cas a été développée à l’aide des informations et documents fournis par les auteurs du projet, les architectes associés Damien Franzen, Olivier Henz, Eddy Wertz et Madeline Demoustier (FHW) dans le cadre du concours Bâtiment exemplaire Wallonie.

Nous avons également consulté l’expert nommé par la Région wallonne pour vérifier les travaux : MATRIciel. Notre interlocuteur fut Monsieur Thomas Leclercq.