La vidéo

Contexte

L’institut Sainte-Marie de Jambes se dresse sur les hauteurs de Jambes au sein d’un vaste site de 2,6 ha. La première pierre fut posée en 1928. Hébergeant une centaine d’élèves, tous internes, à ses débuts ; l’école comptabilise aujourd’hui 1 500 élèves (dont 70 internes) et x enseignants (à compléter). Tout au long de ce siècle d’existence, se sont agrégés autour de cet imposant bâtiment principal diverses extensions suivant l’évolution de la population scolaire et du développement de son projet éducatif.

En 1961, la moitié des greniers situés sous la toiture de ce bâtiment principal est transformée en logements (chambrettes) pour les internes, ce qui a permis de récupérer la place qu’occupaient jusqu’alors les dortoirs pour ouvrir de nouvelles classes. Mais en 19 ??, l’internat a fait l’objet d’une nouvelle construction sur le site au sein d’un bâtiment autonome. Actuellement, La rénovation des 1 600 m² de toiture du bâtiment principal s’inscrivent dans la volonté de l’école de récupérer la surface de ce dernier étage sous la toiture qui a longtemps abrité l’internat afin d’y aménager de nouvelles classes en remplacement des (nombres ?) classes-containers temporairement installées sur une partie verdurisée du site.

Après travaux, les élèves ayant cours dans les containers rejoindront le nouvel étage aménagé en classes au dernier étage du bâtiment principal et les containers seront supprimé au profit de tout un espace vert qui regagnera du terrain.

Subventionnement

PPT / Plan Prioritaire de travaux

Pour les travaux, l’école bénéficie d’une subvention PPT. Le PPT correspond à un fonds subsidiant structurel en FWB. Pour un établissement secondaire, le taux d’intervention correspond à 60 % de l’investissement sur base du montant des offres. Le montant de l’investissement doit s’inscrire dans une enveloppe qui est plafonnée. Afin de bénéficier de ces subsides, l’école a décidé de limiter les travaux entrepris à cette enveloppe budgétaire plafonnée. Ce plafond est donc une contrainte supplémentaire à intégrer aux nombreux paramètres avec lesquels l’école doit jongler lorsqu’elle planifie des travaux de rénovation. Dans l’idée d’adopter une vision plus globale de l’ensemble des travaux de rénovation à entreprendre, le futur fonds structurel pour les bâtiments scolaires annonce une levée de cette contrainte en supprimant le plafond du montant de l’investissement. Le PPT ne fixe pas de performances à atteindre ; c’est donc les réglementations classiques en vigueur qui sont d’application. Au niveau énergétique, il s’agit donc de satisfaire les normes régionales PEB en vigueur et/ou les normes liée à une subvention complémentaire comme le permet le programme UREBA classique.

UREBA (classique)

Ces travaux sont également subsidiés par la Région Wallonne via le programme UREBA classique qui peut se cumuler avec le PPT et qui prend en charge un pourcentage (30 ou 35 %) de la partie non subsidiée pour les postes éligibles dont l’isolation thermique de l’enveloppe du bâtiment fait partie. Le programme UREBA classique est accessible en continu (à la différence des UREBA exceptionnels) et vise à soutenir certains organismes qui veulent réduire la consommation énergétique de leurs bâtiments affectés à une mission de service public ou non commerciale. Les écoles sont éligibles à ce programme de subventionnement. Les exigences en termes de performances énergétiques à atteindre sont consultables via le lien ci-dessous et pour l’isolation thermique des parois, les exigences et performances à atteindre sont consultables ici et, dans le cas de l’isolation thermique des parois, elles correspondent à celles de la PEB.

Annuellement, en plus de l’UREBA CLASSIQUE, des appels à projets UREBA EXCEPTIONNELS sont lancés via des appels à projets ponctuels qui octroient des subsides plus importants.

Au moment de la rédaction de cet article, un appel à projet UREBA EXCEPTIONNEL 2022 est en cours et le détail du présent appel à projet est consultable via le lien ci-dessus.

Travaux de rénovation énergétiques entrepris

Les travaux de rénovation consistent à renouveler la toiture (nouveau recouvrement), à isoler entièrement ses pans et à récupérer tout une partie de l’espace du grenier pour créer sept nouvelles classes afin que les classes actuelles installées dans des containers puissent rejoindre le bâtiment principal. L’éviction des containers permettra de regagner de l’espace vert dans la partie “parc” du site.

Le bâtiment principal est composé de 5 étages et n’est que très faiblement mitoyen sur ses deux pignons latéraux. Ce bâtiment n’est pas du tout isolé.

Entre-autres pour des raisons économiques, l’école a fait le choix de phaser les travaux d’isolation de l’enveloppe du bâtiment en commençant par l’amélioration de l’enveloppe au niveau de la toiture qui, sur ce bâtiment, totalise 1 600 m². Dans cette optique de phasage, il est donc important d’éviter les effets de verrouillage et d’anticiper les futurs travaux ultérieurs liés notamment à l’isolation des façades, notamment au travers de la continuité de l’isolation.

Situations existante et projetée

Le bâtiment principal est composé de 5 étages et n’est que très faiblement mitoyen sur ses deux pignons latéraux. Ce bâtiment n’est pas du tout isolé.  Un audit énergétique préalable a été réalisé en amont de ces travaux. Voici quelques données phares extraites de cet audit. (avant travaux)

 

K 

  

89 

 Ce coefficient K qui reflète la qualité thermique moyenne du bâtiment est atténué par l’effet de volume qui favorise les grands bâtiments  
 

CEP 

 

  

135 kWh/(m².an) 

 Cette consommation spécifique est calculée par l’auditeur Elle concerne le bâtiment principal ainsi que le bâtiment annexe (salle fortement vitrée), soit plus que la zone touchée par les travaux. Le certificat PEB indique un CEP de 203 kWh/(m2.an), mais pour un périmètre encore plus étendu couvrant l’ensemble de l’institution.  

La ville de Namur, par le biais du “NID [Namur Intelligente et Durable]”  a réalisé une thermographie aérienne de l’ensemble de la ville de Namur. Un avion équipé d’un scanner infrarouge a survolé la commune pendant les nuits du 16 au 17 et du 23 au 24 février 2018. Pour que les données soient correctes, plusieurs conditions devaient être respectées (bonne visibilité, ciel dégagé, humidité de 80 %, températures entre -5°C et -3°, vent de +/- 4 à 7 km/h, altitude de vol : 1 200 m (résolution de l’acquisition des données : 50 cm au sol). On peut y observer “le flux radiatif ” émis par les toitures survolées. Grâce à ces flux radiatifs, il est possible, dans certaines conditions, d’estimer l’importance des déperditions thermiques des toitures. La thermographie donne donc une indication de l’état de l’isolation des toitures. En effet, les données collectées ont permis de calculer un indice de déperdition pour chaque bâtiment. Afin d’étalonner les données, 120 Citoyens se sont portés volontaires pour tester leur bâtiment en tant que “témoin” et afin de constituer un échantillon représentatif de référence. Les toitures ont ensuite été classées en 256 niveaux selon leur émission moyenne. Il ne s’agit donc pas de température.
Plus les toitures émettent de la chaleur, plus elles se rapprochent des tonalités rouges. Une clé d’interprétation des résultats est disponible pour déterminer la classe d’émission selon l’échelle suivante :

Source : Namur – Thermographie moyenne par bâtiment.

Dans le cas de l’Institut Sainte-Marie de Jambes, il apparaît au premier coup d’œil – et nous l’avons vérifié – que la toiture de l’édifice principal du site n’est pas isolée contrairement à celles des bâtiments connexes qui se sont ajoutés au fil du temps. Le choix d’isoler la toiture du bâtiment majeur de cette école secondaire n’en est pas un, c’est une nécessité en regard du contexte énergétique et des objectifs de décarbonation attendus dans les prochaines décennies. En effet, un haut niveau d’isolation et d’étanchéité à l’air permettent de diminuer les besoins en énergie. Dans un bâtiment non isolé, la toiture représente une part importante des déperditions, estimées de l’ordre de 25 % des pertes totale. Donc agir sur l’amélioration de l’enveloppe par le biais d’une intervention au niveau des toitures est une priorité haute !

Le volume chauffé totalise presque 36 000 m³ (bâtiment principal + bâtiment vitré). D’après les données de ce bâtiment audité et suivants les recommandations émises par cet audit énergétique, le niveau global d’isolation thermique (K) serait sensiblement amélioré et passerait d’un K 89 à un K 24, ce qui engendrerait une baisse significative de la consommation. La consommation d’énergie spécifique qui est actuellement évaluée à 135 kWh/m².an descendrait à 56 kWh/m²/an (=situation projetée).   

NIVEAU K
NIVEAU GLOBAL D’ISOLATION THERMIQUE
ACTUEL 89
ENVELOPPE -65
CHAUFFAGE 0
RENO TOTAL -65
FINAL 24

 

Cet indicateur projeté concerne évidemment une mise en œuvre de l’ensemble des recommandations. Cette consommation spécifique envisagée (56 kWh/m².an) s’aligne avec les chiffres annoncés par “La stratégie wallonne de rénovation énergétique”. Pour rappel, Cette “STRAT RENO” à long terme du bâtiment est un maillon clé des politiques de réduction des émissions de GES, dans laquelle la Wallonie s’est engagée en visant “la neutralité carbone au plus tard en 2050, avec une étape intermédiaire de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) de 55 % par rapport à 1990 d’ici 2030”. Plus précisément, les objectifs de la stratégie de rénovation énergétique du parc de bâtiments wallon, en lien avec les propositions formulées dans la Déclaration de Politique Régionale 2019-2024, sont, pour le tertiaire : tendre en 2040 vers un parc de bâtiments tertiaires efficace en énergie avec une cible de 80 kWhef/m²an définie pour leur consommation d’énergie finale, tous usages confondus. A cette efficacité énergétique s’ajoute une neutralité carbone pour le chauffage, la production d’eau chaude sanitaire, le refroidissement et l’éclairage. C’est-à-dire présentant un bilan énergétique annuel nul avec un besoin d’énergie assuré par une production d’énergie de sources renouvelables.

Les travaux entrepris visent une amélioration de l’enveloppe du bâtiment par la rénovation de la toiture – qui à cette occasion sera isolée –  et la réaffectation du grenier en nouvelles classes. 

 

   

  • Photo de gauche : charpente d’origine et poutrelles d’origine en béton 
  • Photo du milieu : versants de toitures d’origine en dalles de béton armées
  • Photo de droite : carotage en recherche avant travaux.

Ni la toiture, ni le plafond sous le grenier ne sont isolés. Les travaux entrepris visent à complètement isoler par l’extérieur les pans de cette toiture à versants et à aménager de nouvelles classes dans le grenier existant. La toiture sera modifiée par le percement d’ouvertures afin de réaliser un “bandeau lumineux” continu faisant pénétrer la lumière du jour dans les nouvelles classes aménagées.

 

Postisolation d’une toiture à versants

Isolation des versants ou via le plancher des combles ? 

   

Emplacement de l’isolation dans des combles non habités (1) ou habités (2 et 3) 

Voir NIT 251 Buidwise 

L’emplacement de l’isolation dans une toiture à versants dépend de la destination des locaux sous-jacents. S’ils sont destinés à être habités, il y a lieu de placer l’isolation dans le plan de la toiture. Dans le cas contraire, il sera plus opportun de disposer l’isolation dans le plancher du grenier. Ce second choix permet de réduire les dimensions du volume protégé (ce qui aura généralement pour conséquence d’augmenter la compacité du bâtiment) et de limiter la surface de déperdition. NIT 251 Buildwise (CSTC)

Ici, l’école a fait le choix d’isoler les versants de la toiture malgré qu’une partie du volume ne soit pas « habité ». Ce choix a été fait pour éviter les effets de verrouillage, dans une perspective de futurs aménagements possibles dans ce volume.

En isolant les pans de cette toiture à versants, un grand volume allant jusqu’à 6m de hauteur (au niveau du faîtage) est isolé. Ce grand volume est restructuré à l’aide de plafonds suspendus acoustiques créant des volumes intérieurs développant une hauteur sous-plafond proche des 3m (de 2,70 m à 3m). De futurs travaux ultérieurs d’aménagement seront nécessaires pour investir cet espace encore disponible sous le faîtage. D’autres cas d’étude (mettre lien vers Sart d’Avette Flémalle + La Gaminerie à Lessines) mettent en évidence une alternative à l’isolation des pans de toiture par une isolation via le plancher des combles.

 

 

Par au-dessus, par en-dessous ou entre les chevrons ? 

Que les combles soient occupés ou non, l’isolation peut être posée au-dessus, en dessous ou entre les éléments de la charpente ou du plancher des combles. Ces trois positions de base peuvent, en fonction de la réalité de terrain, se combiner.

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Le chantier en images

Nouvelle couverture

Des tuiles plates rectangulaires (4,5 cm X 3 cm) sont utilisées pour le recouvrement de la toiture.
1 640 m² sont recouverts de cette façon et 80 tuiles spéciales (ventilation) sont réparties sur l’ensemble de la toiture.
Les lattes (ou liteaux) constituent le support des tuiles. Les contre-lattes sont destinées à créer un espace entre les lattes et la sous-toiture afin de permettre ainsi l’écoulement occasionnel d’eau. Elles limitent également le risque de dégradation de la sous-toiture lors des travaux et facilitent le séchage du matériau de couverture. Le bois de ce lattage et contre-lattage a subi un traitement de préservation insecticide et fongicide.

L’étanchéisation aux matières liquides de cette toiture à versants est assurée par la sous-toiture qui doit évidemment être étanche à l’eau et résistante à l’humidité. Jusqu’alors, il n’y a jamais eu de sous-toiture comme on peut le voir sur les photos présentant la situation existante avant travaux.
Cette sous-toiture est bien visible sur la photo : membrane souple de polypropylène nervurée de 0.2 mm d’épaisseur présentant une faible résistance à la diffusion des vapeurs d’eau. Valeur Sd : +/- 0.05 m. Sa bonne perméabilité à la vapeur d’eau permet ainsi à l’humidité – qui serait malgré tout parvenue à pénétrer l’isolation de continuer à s’échapper par le toit. Les différents lés de cette membrane se chevauchent en assurant l’herméticité des joints.

L’étanchéité de la plateforme de toiture plate (à l’endroit du “bandeau lumineux” = bandeau continu de lucarnes) est assurée par un revêtement d’étanchéité monocouche constitué d’un matériau à base de hauts polymères, il s’agit d’une membrane d’étanchéité EPDM non armée, de teinte noire, résistant obligatoirement aux UV. Ce revêtement d’étanchéité synthétique est collé sur les panneaux isolants.

Selon la pente ; donc principalement à X° pour les versants d’origine et plate (2°) au-dessus des chiens assis, l’étanchéité à l’eau est gérée distinctement : à l’aide d’une sous-toiture au niveau des pans de toiture et à l’aide d’une membrane EPDM au niveau de la toiture plate.

Isolation des pans de toiture d’une charpente en béton

Compte tenu de la structure existante en béton (système mixte : une partie faite de poutres et poutrelles en béton et une autre partie faite de portiques en béton soutenant des dalles en béton qui constituent les pans de la toiture), le choix d’une isolation par l’extérieur s’est imposé. Cette isolation est envisagée dans ce cas-ci avec une couche de 22 cm de laine minérale posée au sein d’une ossature-bois de 23 cm. Il s’agit donc d’une isolation traditionnelle entre chevrons.

   

Sur cette photo de chantier, on peut apercevoir les éléments en bois entre lesquels les rouleaux de laine minérale vont être déployés. Les dalles en béton constituant une partie des pans de toiture sont autant que possible conservés. Néanmoins, la mise en œuvre d’une isolation continue et le “redécoupage” de la toiture pour y insérer des baies a nécessité la destruction d’une partie de ces dalles en béton.

Par transparence au travers de la sous-toiture bleue, on peut voir le lattage et contre-lattage nécessaire au recouvrement du toit. Et du côté intérieur de la sous-toiture, on devine la suite des couches successives qui formeront le nouveau complexe de paroi constituant la toiture. Apparaît la sur-épaisseur faite d’éléments en bois de 23 cm qui se construit afin d’accueillir la couche d’isolation thermique la plus continue possible, limitant au maximum les interruptions d’isolant au droit des nœuds constructifs.

L’isolation thermique est réalisée en laine minérale se présentant sous forme de rouleaux épais de 22 cm. La conductivité thermique a une valeur U = 0,035 W/mK. Les rouleaux de laine minérale sont déployés dans la structure réalisée pour accueillir cet isolant. Celle-ci est réalisée avec des éléments en bois de 23 cm d’épaisseurs disposés à intervalles réguliers.

L’isolation de la toiture plate (toiture des lucarnes et des chiens assis) est quant à elle réalisée à l’aide de panneaux en polyuréthane (PIR) d’une épaisseur de 14 cm. La conductivité thermique de ces panneaux a une valeur Umax de 0,024 W/mK. Les panneaux isolant sont collés en adhérence totale sur la couche pare-vapeur (OSB 18 mm).

 

  1. Etanchéité EPDM ;
  2. Isolant 140 mm ;
  3. OSB 18 mm ;
  4. Structure bois 6/4 15 ;
  5. Latte 24 mm ;
  6. Plaque de plâtre RF 1/2H 15 mm.

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Enseignements:

  • Attention aux exigences variables entre le subside et la norme. Choisir la plus contraignante des deux.
  • La toiture la plus économe.
  • La rénovation énergétique n’est pas toujours l’élément déclencheurs des travaux entrepris. Dans ce cas-ci, c’est plutôt la réaffectation des locaux sous la charpente et le manque de places qui ont motivé la mise en route du projet. A l’occasion de ce chantier de réaménagement spatial, une attention a été portée aux questions énergétiques étant donné que c’était la première grosse intervention en toiture depuis la construction du bâtiment dans les années 1930 ! Les travaux énergétiques ne sont généralement pas une fin en soi mais font partie intégrante d’une rénovation plus globale s’inscrivant dans une vision élargie à long terme.