Condensation interne par diffusion de vapeur

Tout comme la chaleur qui se déplace des zones de température plus élevée vers les zones de température plus basse, la vapeur d’eau se déplace des zones à forte concentration en vapeur vers les zones à faible concentration en vapeur. On parle de diffusion de vapeur.

Quand on considère un bâtiment, il existe toujours une différence de pression de vapeur entre l’intérieur et l’extérieur à l’intérieur, on exerce des activités diverses produisant de l’humidité (production de vapeur par les occupants, plantes, lessive, cuisson, nettoyage) augmentant ainsi la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air. En hiver la pression partielle de vapeur intérieure est supérieure à celle correspondant au climat extérieur. La diffusion crée, dans ce cas, un flux de vapeur à travers la paroi, de l’intérieur vers l’extérieur.

Il se produira donc de la condensation interne dans une paroi s’il y a une différence de température et de pression de vapeur dans cette paroi et que, localement, la pression de vapeur est égale à la tension de saturation.

La condensation interne par diffusion de vapeur a pour effet de créer dans la construction des zones mouillées en permanence et donc une perte d’isolation thermique et, éventuellement, une dégradation des parois (apparition de moisissures,…).

Contrairement à la condensation de surface, la condensation interne n’est pas visible directement.

L’air chaud à une plus grande capacité à contenir de la vapeur d’eau. En hiver, la pression de vapeur résultante est souvent supérieure à l’intérieur qu’à l’extérieur. Ce différentiel de pression de vapeur engendre, comme nous venons de le voir, une migration de vapeur par diffusion vers l’extérieur. Au fur et à mesure qu’elle traverse les différents matériaux constituant l’enveloppe, la vapeur se rapproche de l’extérieur et se refroidit progressivement. Si la température du point de rosée est atteinte, la vapeur se condense. On parle alors de condensation d’hiver. L’humidité peut dégrader les matériaux et avoir des conséquences sur la durabilité de la paroi et de ses performances ainsi que sur le confort et la santé des habitants.

Si on veut éviter la condensation interne dans une paroi constituée de plusieurs couches de matériaux différents (pour lesquels le risque de condensation interne apparait derrière, ou dans, l’isolant voire, dans le voisinage de la paroi porteuse (par exemple une maçonnerie plus froide), il faut que la perméabilité à la vapeur de ceux-ci augmente de l’intérieur vers l’extérieur.

Si ce n’est pas possible (par exemple avec certaines techniques d’isolation par l’intérieur), il faut poser un pare-vapeur du côté chaud de la paroi pour provoquer une chute de la pression de vapeur avant l’isolant.

Les outils de validation classiques (statiques) conduisent presque systématiquement à placer une membrane étanche à la vapeur (et à l’air) du côté chaud de la paroi en cas d’isolation par l’intérieur. Cependant, cette solution n’est pas toujours la meilleure comme le montre le paragraphe suivant.

Risque de condensation en hiver s’il n’y a pas de membrane pour réguler la vapeur …

Photo : J. Lstiburek in Isolation thermique par l’intérieur des murs existants en briques pleines – SPW 2011.

Remarque : dans une paroi constituée d’un seul matériau,  il n’y a pas de risque de condensation interne.

En été et au printemps, la température et l’humidité relative de l’air extérieur sont parfois plus élevées qu’à l’intérieur, la pression de vapeur peut donc être plus élevée à l’extérieur qu’à l’intérieur (entrainant un flux d’humidité vers l’intérieur). L’humidité présente dans les matériaux de la paroi a alors tendance à migrer vers l’intérieur. Si elle est bloquée par une éventuelle membrane, la vapeur qui migre vers l’intérieur ne peut alors plus s’évaporer vers l’intérieur. Au contraire, elle peut condenser en arrivant contre celle-ci. (Au final,  c’est le potentiel de séchage du mur qui est affaibli, et l’humidité risque alors de s’accumuler).

On parle alors de “condensations d’été”. Elles apparaissent entre la membrane et l’isolant provoquant alors une perte de performance de l’isolant humidifié et des risques de moisissures s’il y a du bois ou des matériaux organiques dans cette couche du mur.

Pour éviter ce problème, on place des membranes dites “intelligentes”, aussi appelées à mu variable, qui permettent de réduire ce type de risque.

Risque de condensation internes en été si une membrane empêche trop la migration de vapeur vers l’intérieur.

Exemple de moisissures à l’arrière de la membrane de régulation.

Photo : Künzel in Isolation thermique par l’intérieur des murs existants en briques pleines – SPW 2011.

Ce type de couverture est pratiquement étanche à la vapeur d’eau et se trouve du côté extérieur de l’isolation. L’apparition de condensation interne entre l’isolation et la couverture est donc possible. Toutefois, si la structure portante offre suffisamment de résistance à la diffusion de vapeur et si la différence de pression de vapeur entre l’intérieur et l’extérieur est celle que l’on trouve normalement dans les habitations, la formation de condensation reste limitée et ne conduit pas à des problèmes.

Pour déterminer s’il y a risque d’apparition de condensation interne, il faut déterminer les températures au droit de chaque plan de séparation entre couches. A chacune de ces températures correspond une tension de vapeur maximale. On en déduit l’évolution de la tension de vapeur maximale. Si cette courbe coupe celle de l’évolution de la pression de vapeur, il y a condensation.

Dans l’exemple calculé ci-après, nous voyons que la courbe de la tension de saturation (qui a la même allure que celle de l’évolution de la température) coupe la courbe de pression de vapeur.

La position du pare-vapeur dans un élément de construction est très importante. Le pare-vapeur joue un rôle identique à celui de l’isolant thermique dans l’évolution de la température. La paroi est divisée en deux zones bien distinctes : celle du côté extérieur du pare-vapeur réagissant à la pression de vapeur extérieure et celle du côté intérieur du pare-vapeur réagissant à la pression de vapeur intérieure. Pratiquement toute la différence de pression de vapeur entre l’intérieur et l’extérieur se situe donc au droit du pare-vapeur.

Prenons comme exemple une paroi homogène offrant une certaine résistance thermique.

Cet élément ne donnera pas lieu à de la condensation interne. L’évolution de la tension de vapeur réelle (courbe p ci-dessous) reste en tout point inférieure à la tension de vapeur maximale (courbe p_vs).

Si la face extérieure reçoit une finition très imperméable à la vapeur, la courbe p_vs reste identique puisque l’évolution de la température ne change pas, mais l’évolution de la pression de vapeur (courbe p_v) change.
Il y aura condensation interne juste derrière la couche pare-vapeur.

La pose d’une couche étanche à la vapeur, du côté intérieur, remédie à la situation. La tension de vapeur maximale (p_vs) reste toujours supérieure à l’évolution de la pression de valeur réelle (p_v).
Cet exemple montre que la couche pare-vapeur doit toujours se trouver du côté chaud de l’élément de construction.

Prenons le même exemple et examinons la position de la couche d’isolation. La résistance à la diffusion de vapeur de l’isolation est considérée comme négligeable par rapport à celle du reste de la paroi.

Ce qui change, c’est la tension de vapeur maximale puisque la présence de l’isolation influence l’évolution de la température dans la paroi.

Si l’isolation se trouve du côté intérieur, la tension de vapeur calculée est supérieure à la tension maximale au droit de l’interface isolation-brique. Il en résulte une condensation interne.

La mise en œuvre d’un pare-vapeur efficace du côté intérieur peut remédier au problème.

La mise en œuvre de l’isolation du côté extérieur empêche également la formation de condensation interne pour autant que l’isolation ne reçoive pas une finition étanche à la vapeur.

La condensation interne ne concerne que les châssis en bois, elle n’est pas à craindre dans d’autres types de châssis (Alu, PVC, polyuréthane….).

La condensation interne par diffusion de vapeur à travers le bois a pour effet de créer dans le châssis des zones mouillées en permanence et donc une perte d’isolation thermique et, éventuellement, une dégradation du châssis si elle n’est pas détectée à temps.

Contrairement à la condensation de surface, la condensation interne n’est pas facilement détectable directement.

Indice de présence de condensation interne ?

Un écaillage ou un cloquage de la peinture peut révéler la présence de condensation interne.

On vérifiera l’état du bois sous la peinture.

Il y a des risques de condensation interne lorsque la résistance à la diffusion de vapeur de la finition intérieure est inférieure à celle de la finition extérieure.
En effet, en période froide, la température à l’intérieur du châssis en bois diminue très régulièrement de l’intérieur vers l’extérieur. Par contre la pression de vapeur ne diminue que très lentement jusqu’à ce qu’elle atteigne la finition extérieure à partir de laquelle elle chute brusquement. Ainsi la pression de vapeur à l’intérieur de châssis risque de dépasser la pression de saturation. Il y a condensation.

• pvs : pression de vapeur de saturation.
• pv : pression de vapeur.

Cette situation se rencontre lorsque :

• La finition intérieure a une perméabilité à la vapeur supérieure (le cas des finitions non filmogènes) à celle de la finition extérieure (le cas des peintures ou vernis).

• Les finitions intérieures et extérieures sont toutes deux des peintures, et que le nombre de couches intérieures est inférieure au nombre de couches extérieures.

Source : certains passages de cette feuille sont extraits du guide Isolation thermique par l’interieur des murs existants en briques pleines réalisé par Arnaud Evrard, Aline Branders et André De Herde (Architecture et Climat-2010) dans le cadre de la recherche ISOLIN, financée par le département Énergie et Bâtiment durable du Service Public de Wallonie. Disponible sur le site : energie.wallonie.be