• Création janvier 2017.
  • Auteur : Claude Crabbé
  • Mise en page et Antidote OK, Sylvie

Le CoRI (Coating Research Institute) est une ASBL fondée en 1957 dans le but de stimuler l’innovation et la recherche dans le domaine des peintures, des vernis, et des revêtements. Ses bureaux et laboratoires sont situés à Limelette dans le Brabant wallon.

Le bâtiment avant les travaux.

Le bâtiment qu’ils occupent date du début des années ’60 et en 2013 était devenu vétuste et trop exigu pour la société en plein développement. Il ne répondait plus aux standards énergétiques actuels. D’autre part, la société souhaitait moderniser son image.

Il a donc été décidé de rénover complètement la partie existante et de rajouter à droite de celle-ci une nouvelle aile. Le bâtiment a ainsi vu quasiment doubler sa surface utilisable.

Les travaux ont été terminés en 2016

Le projet a été lauréat des concours :

  • Bâtiments exemplaires Wallonie 2013 organisé par la Région wallonne.
  • Green building  Solutions 2016 organisé par Construction21. (Le projet a remporté la première place dans la catégorie Énergie et climats tempérés et la seconde place dans la catégorie Smart Building.)

En plus des performances énergétiques dont il est question dans la présente étude de cas, le bâtiment a été considéré comme exemplaire en matière de gestion de l’eau, de confort, de gestion verte du chantier et de communication.

Le bâtiment d’origine comprenait des bureaux et des laboratoires. Cette partie existante a été conservée et abrite les laboratoires tandis que la nouvelle extension accueille principalement les bureaux et salles de réunion.
L’entrée principale existante a été déclassée et réaffectée à l’accès des matières et matériels. La nouvelle entrée principale se trouve dans la nouvelle partie du bâtiment, à l’angle de celle-ci avec la partie conservée.

Plan du rez-de-chaussée.

Le bâtiment existant est de type lourd. Les murs sont en maçonneries. Les planchers et la toiture plate sont en béton armé. Il n’était pas isolé avant les travaux et a été isolé par l’extérieur.

L’extension à une structure en ossature bois. Les murs porteurs intérieurs sont en maçonnerie lourde. Les cloisons non portantes sont légères, ce qui facilitera une évolution future de la surface des locaux.

L’ancien bâtiment n’était pas isolé. Il présentait un niveau K121. Après les travaux, il atteint un niveau K33. L’extension obtient un niveau K22.

Le bâtiment existant a été isolé par l’extérieur. Cela permet de conserver son inertie thermique et d’éviter les ponts thermiques. De plus, grâce à cette méthode, les risques de condensation interstitielle peuvent être facilement éliminés.

Les façades

La façade latérale est plane tandis que les façades avant et arrière présentent des colonnes saillantes. Ces colonnes sont cachées par le nouveau bardage accroché à une ossature en bois. L’isolant thermique en mousse de polyisocyanurate (PIR) est collé directement sur les parties existantes (maçonnerie de parement et colonnes en béton).

Bâtiment existant – isolation de la façade par l’extérieur.

  1. Façade existante.
  2. Fenêtre existante.
  3. Isolation thermique.
  4. Structure en bois.
  5. Bardage extérieur.
  6. Protection solaire.

Coupe horizontale à l’endroit d’une colonne extérieure.

  1. Bâtiment existant.
  2. Fenêtre existante.
  3. Isolation thermique.
  4. Structure en bois.
  5. Bardage extérieur.
  6. Protection solaire.

 

Isolant posé et pose de la structure en bois.

 

Structure en bois posée et pose du bardage.

 

Bardage posé et protections solaires posées.

 

À la base du bardage l’isolant appliqué (EPS graphité) est cimenté.

Coefficient de transmission thermique des façades.

Le coefficient de transmission thermique U de la façade existante après qu’elle ait été isolée a été calculé à l’aide du logiciel PEB.

Ce logiciel doit être utilisé dans le cadre des demandes de permis d’urbanisme en Wallonie. Il applique les règles de calcul en vigueur.
La valeur obtenue est U = 0.22 W/m²K. Cette valeur est inférieure à la valeur maximale admissible pour les murs qui est actuellement Umax = 0.24 W/m²K.

Les couches de la paroi sont reprises de l’extérieur vers l’intérieur :

Le bardage lui-même n’est pas pris en compte, car la couche d’air qui se trouve derrière est fortement ventilée.

  1. La couche d’air fortement ventilée située derrière le bardage n’offre aucune résistance thermique. Toutefois, elle a un impact sur la résistance thermique d’échange superficiel de ce côté de la paroi qui sera plus importante : 0.13 m²K/W au lieu de 0.04 m²K/W.
  2. L’isolant thermique (UNILIN / Utherm Wall) possède un agrément technique valable qui confirme son coefficient de conductivité thermique utile λU = 0.023 W/mK. Son épaisseur est de 10 cm.
    Le calcul de la résistance thermique de la couche isolante tient également compte de l’impact des fixations qui la traversent.
  3. La maçonnerie de parement est constituée de briques et de joints. Ces deux matériaux ont des coefficients de conductivité thermique utiles différents. λU = 0.81 W/mK pour la brique et λU = 0.93 W/mK pour le mortier. Ces deux valeurs sont prises en compte pour le calcul de la résistance thermique de la couche en fonction de la fraction de joint.
  4. La couche d’air verticale entre le mur porteur et le parement est non ventilée. Sa résistance thermique est déterminée par la réglementation PEB.
  5. La résistance thermique de la maçonnerie en blocs de béton pleins a été calculée de la même manière que la maçonnerie de parement : couche n° 3.

Les fenêtres

Les fenêtres ont été remplacées récemment et présentent des performances thermiques satisfaisantes : double vitrage avec U = 1.1 W/m²K et châssis en aluminium à coupure thermique. Elles ont été conservées.

Fenêtre conservée.

Afin de limiter le pont thermique à la jonction façade-fenêtre, l’isolation crée une battée sur les châssis existants. Les châssis sont à fleur avec le parement en briques, ce qui rend très simple la réalisation de la battée. Le noeud constructif n’est cependant pas PEB conforme car la coupure thermique du châssis n’est pas en contact avec l’isolant.

Raccord isolant-châssis.

La toiture plate

La toiture existante a été conservée et isolée par au-dessus (toiture chaude). L’étanchéité existante a été maintenue en place et fait office de pare-vapeur.
Une nouvelle étanchéité a été placée sur un panneau de laine de roche de 16 cm d’épaisseur. Le coefficient de transmission thermique obtenu est U = 0.21 W/m²K. Cette valeur est inférieure à la valeur maximale admissible pour les toitures qui est actuellement Umax = 0.24 W/m²K.
Afin d’éviter les ponts thermiques à la jonction façade-toiture, les acrotères seront emballées d’isolant.

Raccord toiture plate – façade.

  1. Bâtiment existant.
  2. Étanchéité existante conservée.
  3. Nouvelle isolation thermique.
  4. Nouvelle membrane d’étanchéité.
  5. Continuité de la couche isolante.
  6. Structure en bois.
  7. Bardage extérieur.
  8. Isolation thermique de la façade.

 

La nouvelle toiture plate sur le bâtiment existant.

Le plancher inférieur et les parois en contact avec le sol

Une partie du bâtiment se trouve au-dessus d’un vide sanitaire. Le plancher situé au-dessus de ce vide sanitaire sera isolé par-dessous.

Le bâtiment est isolé du vide ventilé.

Par contre, les planchers et les murs contre terre ne sont pas isolés. Ces travaux représenteraient un coût très élevé, car les locaux secondaires du sous-sol n’ont pas besoin d’être rénovés. De plus l’épaisseur de sol que doit traverser la chaleur pour arriver jusqu’à l’air extérieur limite fortement la déperdition thermique. Rappelons-nous que la résistance thermique d’une couche de matériau dépend non seulement de son coefficient de conductivité thermique, λ mais aussi de son épaisseur qui dans le cas du sol est importante.

L’enveloppe extérieure de l’extension du bâtiment a été réalisée avec une structure à ossature bois. Cette technique permet de placer une grosse épaisseur de matériau isolant sans que les parois soient trop épaisses. La gestion des ponts thermique est d’autre part facilitée par l’usage du bois qui sans être un matériau isolant possède néanmoins un coefficient de conductivité thermique λ beaucoup plus bas que celui de la plupart des autres matériaux de structure (brique, béton, acier, …). L’inconvénient de cette technique est la faible inertie thermique de ces parois, ce qui ne facilite pas la maîtrise de la surchauffe. Les parois et chapes intérieures sont réalisées partiellement en matériaux lourds ce qui augmente toutefois l’inertie thermique.

Coupe transversale de l’extension.

Les façades

Les façades sont constituées d’une ossature bois large de 22 cm formant des caissons dans lesquels de la cellulose a été insufflée. Les caissons sont fermés, du côté intérieur, par un panneau OSB de 18 mm d’épaisseur assurant l’étanchéité à l’air ainsi que le contreventement de la structure et, du côté extérieur, par un pare- pluie en fibre de bois de 16 mm d’épaisseur.
Un espace technique de 5 cm d’épaisseur est réservé entre le panneau OSB et la finition intérieure constituée de deux plaques de plâtre superposées de 15 mm d’épaisseur. L’espace technique est rempli de laine de bois ce qui renforce encore les performances thermiques de la paroi. Pour rappel, cet espace technique permet d’y faire passer des installations encastrées sans percer le panneau OSB qui fait office de barrière d’étanchéité à l’air.
Du côté extérieur, la façade est recouverte d’un bardage en plaques de laine de roche compressée  laquée.

Extension – Ossature bois isolée.

  1. Finition intérieure : plaque de plâtre 2 x 15 mm.
  2. Espace technique : chevrons + laine de bois 5 cm.
  3. Contreventement et étanchéité à l’air : panneau OSB 18 mm.
  4. Ossature bois 22 cm + isolation cellulose insufflée.
  5. Pare-pluie : fibres de bois 16 mm.
  6. Vide fortement ventilé : lattage vertical.
  7. Bardage extérieur : panneaux en laine de roche compressée.

Mise en place de la structure en bois.

Le pare pluie est posé.

Ouvertures dans les panneaux OSB pour insufflation de la cellulose
et chevrons de 5 cm pour réalisation de l’espace technique.

L’isolant (fibres de bois) de l’espace technique en cours de pose.

Pose du bardage extérieur.

Coefficient de transmission thermique des nouvelles façades.
Comme pour la façade du bâtiment existant, le coefficient de transmission thermique U de la façade de l’extension a été calculé à l’aide du logiciel PEB.
La valeur obtenue est U = 0.17 W/m²K. Cette valeur est inférieure à la valeur maximale admissible pour les murs qui est actuellement Umax = 0.24 W/m²K.

Les couches de la paroi sont reprises de l’extérieur vers l’intérieur :

Le bardage lui-même n’est pas pris en compte, car la couche d’air qui se trouve derrière est fortement ventilée.

  1. La couche d’air fortement ventilée située derrière le bardage n’offre aucune résistance thermique. Toutefois, elle a un impact sur la résistance thermique d’échange superficiel de ce côté de la paroi qui sera plus importante : 0.13 m²K/W (Rsi) au lieu de 0.04 m²K/W (Rse).
  2. Le pare-pluie (SPANOTECH RWH) possède un agrément technique valable qui confirme son coefficient de conductivité thermique utile λU = 0.1 W/mK. Son épaisseur est de 16 mm.
  3. Le calcul de la résistance thermique de la couche principale (ossature bois) tient compte de la présence combinée du bois (λU = 0.13 W/mK) et de la cellulose (λU = 0.038 W/mK).
  4. Le panneau OSB a un coefficient de conductivité thermique utile λU = 0.13 W/mK. Son épaisseur est de 18 mm.
  5. Le calcul de la résistance thermique de l’espace technique tient compte de la présence combinée des chevrons en  bois (λU = 0.13 W/mK) et de la laine de bois STEICO FLEX (λU = 0.038 W/mK).
  6. Les deux plaques de plâtre enrobé ont chacune une résistance thermique R = 0.050 m²K/W (valeurs par défaut de la réglementation PEB).

Les fenêtres

Les nouvelles fenêtres sont en aluminium avec coupure thermique munie d’un double vitrage avec intercalaire isolant (Warm-Edge).
Les coefficients de transmission thermique sont les suivants :

                                        Vitrage -> Ug = 1.0 W/m²K
Fenêtre -> Uw = 1.3 W/m²K

A l’époque des travaux

                                        Ug devait être inférieur à 1.3 W/m²K

                                        Uw devait être inférieur à 2.0 W/m²K

Les vitrages ont un facteur solaire g = 0.53, sauf ceux qui sont orientés au Sud qui ont un facteur solaire g = 0.28 de manière à réduire les apports solaires et diminuer ainsi la surchauffe durant la saison chaude.

Nouvelle fenêtre.

La coupure thermique dans le châssis en aluminium de la porte d’entrée. (seuil « suisse »)

Les châssis sont placés dans l’épaisseur de l’ossature de façon à créer une continuité entre l’isolation de la façade et la coupure thermique dans le châssis.

La toiture plate

La toiture réalisée est ce que l’on appelle une toiture compacte. Il s’agit d’une toiture plate dont l’isolant est placé à l’intérieur du support en bois sans lame d’air entre les différentes couches.
Un écran pare-vapeur étanche à l’air doit être placé sous le support.
Il ne s’agit pas d’une toiture froide, car pas d’espace ventilé entre l’isolant et la membrane d’étanchéité.

La toiture compacte.

  1. Membrane TPO.
  2. Panneau OSB 22 mm.
  3. Cales de pente + cellulose.
  4. Gîtage en bois + cellulose 22 cm.
  5. Frein-vapeur souple.
  6. Lattage.
  7. Finition intérieure.

Le coefficient de transmission thermique obtenu est U = 0.14 W/m²K. Cette valeur est nettement inférieure à la valeur maximale admissible pour les toitures qui est actuellement Umax = 0.24 W/m²K.

La réalisation de ce type de toiture est très délicate. Un grand nombre de règles doivent être respectées. La mise en œuvre doit être très soignée.

Des simulations hygrothermiques ont été réalisées pour déterminer les caractéristiques du frein-vapeur à mettre en œuvre et s’assurer de la sécurité de la construction. Cela a été réalisé par des spécialistes, car il y a énormément de paramètres à déterminer à entrer dans le calcul. De plus et il est parfois très difficile d’interpréter correctement les résultats finaux.

On a tenu compte pour le calcul à l’aide du logiciel WUFI ®, des caractéristiques de la membrane d’étanchéité, de la classe de climat intérieur dans le bâtiment et de l’absence d’ombrage sur la toiture.

L’élément de toiture a été contrôlé avec l’utilisation du pare-vapeur prévu posé de manière durement étanche à l’air. Le potentiel d’assèchement du panneau OSB a été simulé sur 6 années. Il est ainsi constaté que la courbe est descendante et la teneur en eau maximale ne dépasse pas 20 %. Le choix du frein-vapeur est donc approprié.

Simulation sur 6 années du potentiel d’assèchement (WUFI ®).

Raccord toiture plate – façade.

La toiture plate sur le nouveau bâtiment.

Le frein vapeur avec les lattes de fixation prêtes
à recevoir le faux plafond.

Le plancher inférieur en contact avec le sol

Le plancher posé sur le sol est isolé par 12 cm de mousse de polyuréthane (PUR) projeté. L’isolant est posé sur a dalle de sol en béton armé. Il est recouvert par une chape de béton armé lissé.

Composition du plancher.

  1. Sol.
  2. Géotextile.
  3. Empierrement.
  4. Sable stabilisé.
  5. Dalle de sol en béton armé 20 cm.
  6. PUR projeté 12 cm.
  7. Chape de béton armé lissé.

Pied de la façade.

  1. Bloc de béton cellulaire servant d’assise à l’ossature.
Cette étude de cas a été développée à l’aide des informations et documents fournis par le bureau d’architecture ayant conçu le bâtiment.
Bureau d’architecture helium3
Notre interlocuteur fut Madame Aurélie Piette, ingénieur-architecte.
Téléphone : 04/2859387 – Email : info@helium3.be – Site internet : www.helium3.be/