Pour des toitures à versants plus étanches à l'air 2005/04.10

La nécessité de veiller à l'étanchéité à l'air lors de la conception et de la réalisation des toitures à versants apparaît clairement tant dans la recherche 'Humidité en toiture' menée récemment par le CSTC en collaboration avec la K.U.Leuven, l'université de Gand et le WenK que dans les statistiques d'intervention de la division des Avis techniques du CSTC. L'aménagement de plus en plus courant des combles en espaces d'habitation et les futures réglementations régionales sur les performances énergétiques des bâtiments renforcent le besoin d'information à ce sujet.

1. Intérêt de l'étanchéité à l'air

L'étanchéité à l'air des bâtiments se révèle essentielle à plus d'un titre :
Fig. 1 Une étanchéité à l'air correcte et une bonne isolation thermique permettent de réduire les déperditions thermiques au travers des versants de toiture.
  • elle contribue à réduire la consommation énergétique et à assurer un meilleur confort d'occupation (absence de courants d'air). Dans ce contexte, elle fait partie intégrante des paramètres pris en compte dans les réglementations sur les performances énergétiques qui entreront prochainement en vigueur dans les différentes régions du pays (voir encadré)
  • elle assure une meilleure qualité de l'air intérieur en empêchant que des entrées d'air incontrôlées ne perturbent le fonctionnement et la gestion du système de ventilation mis en place. La norme belge NBN D 50-001 'Dispositifs de ventilation dans les bâtiments d'habitation' recommande un débit de fuite maximal pour une différence de pression de 50 Pa entre l'ambiance intérieure et extérieure. Lorsque la ventilation du bâtiment est assurée par un système mécanique à double flux, ce débit (rapporté au volume intérieur du bâtiment) doit idéalement être limité à 3 m³/h.m³, voire même à 1 m³/h.m³ lorsque le système est équipé d'un récupérateur de chaleur
  • enfin, l'étanchéité à l'air contribue directement à l'obtention d'une isolation acoustique performante vis-à-vis des bruits aériens.
Rappelons que l'air intérieur qui traverse le complexe toiture en raison des différences de pression (produites par le vent et les variations de température) peut entrer en contact avec des éléments dont la température est inférieure à son point de rosée (sous-toiture, couverture, ...). Dès lors, un phénomène de condensation interne et d'éventuels problèmes d'humidité, de moisissures et/ou de corrosion peuvent faire leur apparition. Une condensation liée à la convection (par circulation d'air) survient quasi instantanément au sein d'un complexe toiture et peut donner lieu à des quantités de condensat beaucoup plus importantes que lorsque le transport de vapeur s'effectue par diffusion (au travers des matériaux perméables à la vapeur).

Pour prévenir les désordres liés à une condensation interne par diffusion de vapeur, il importe de prévoir une barrière d'étanchéité à la vapeur d'eau du côté chaud de l'isolant (côté intérieur). Lorsqu'il s'agit de limiter les risques de condensation du fait de la convection d'air intérieur, l'étanchéité à l'air du complexe toiture devient déterminante. Les difficultés de mise en œuvre pratique conduisent généralement à placer la barrière d'étanchéité à l'air du côté intérieur (en particulier lorsque l'isolant est disposé entre les chevrons), d'autant plus qu'il est courant de combiner les exigences d'étanchéité à l'air et à la vapeur au niveau d'une seule et même barrière. De manière générale, la nature de la sous-toiture constitue aussi un facteur non négligeable en matière de condensation interne (voir Infofiche n° 12).

La conception et l'exécution minutieuses de la barrière à l'air contribuent directement à réduire la consommation énergétique et à assurer un meilleur confort d'occupation. Selon la composition du complexe toiture, cette étanchéité à l'air peut s'avérer indispensable afin d'éviter tout risque de condensation interne par convection.
Réglementation flamande sur les performances énergétiques
Influence de l'étanchéité à l'air sur le niveau E.
L'étanchéité à l'air exerce non seulement une large influence sur l'isolation thermique et le rendement de l'installation de chauffage des bâtiments, mais elle détermine aussi en grande partie la consommation d'énergie (niveau E).

La réglementation flamande sur les performances énergétiques tient compte de l'étanchéité à l'air en considérant les pertes par ventilation dues à des infiltrations et des exfiltrations. Ces pertes sont fonction du débit de fuite à travers l'enveloppe extérieure du bâtiment lorsque la différence de pression est de 50 Pa entre l'ambiance intérieure et extérieure.

Par défaut, cette valeur (rapportée à la surface totale du bâtiment) est fixée à 12 m³/(h.m²), ce qui est relativement négatif. Dans la pratique, il est cependant possible d'atteindre de meilleurs résultats si l'on veille à la mise en œuvre correcte des détails de construction. Pour pouvoir prendre en considération ces performances d'étanchéité à l'air améliorées du bâtiment fini, il importe d'effectuer un essai d'étanchéité à l'air conformément à la norme NBN EN 13829.

Le graphique ci-dessous démontre qu'en accordant suffisamment d'attention à l'étanchéité à l'air et à l'enveloppe du bâtiment durant l'exécution, il est possible d'atteindre une diminution sensible du niveau E.

2. Principes de conception et de mise en œuvre de la barrière à l'air

Il est rarement aisé d'assurer une étanchéité à l'air parfaite des constructions à ossature telles que des toitures à versants :
  • les matériaux utilisés se caractérisent souvent par une certaine perméabilité à l'air; de plus, la technique de pose (agrafage, collage des lés, ...) et les difficultés de mise en œuvre (absence de support continu, par exemple) peuvent s'avérer fortement pénalisantes pour la qualité de l'étanchéité à l'air obtenue après pose. Certains ouvrages ou certaines mesures réalisées in situ révèlent en effet une augmentation de la perméabilité à l'air qui peut, dans certains cas, être 50.000 fois supérieure à celle mesurée sur le matériau non posé
  • à l'inverse des toitures plates, dans lesquelles les membranes étanches à l'eau assurent également l'étanchéité à l'air (bitume, PVC, EPDM, ...), la couverture d'une toiture à versants est, la plupart du temps, relativement perméable à l'air. Les toitures en tuiles le sont plus particulièrement en raison du nombre élevé de joints qu'elles comportent. En outre, les pieds de versants et les rives ne sont bien souvent pas étanches à l'air
Fig. 2 Un nombre élevé de raccords rend difficile l'obtention d'une étanchéité à l'air continue et performante.
1. jonction de l'écran à l'air au pied de la toiture
2. jonction du versant et du pignon
3. jonction de l'écran à l'air avec les pannes
4. perforation de l'écran à l'air pour l'incorporation de spots
5. raccord de l'écran à l'air avec la panne faîtière

écran à l'air
6. perforation de l'écran à l'air par des conduits de capteurs solaires
7. perforation de l'écran à l'air par des conduits d'évacuation de fumée ou de ventilation
8. perforation de l'écran à l'air par un entrait ou par d'autres pièces de bois
9. raccord de l'écran à l'air à la périphérie d'une fenêtre de toit
10. raccord de l'écran à l'air à la périphérie d'une trappe (de grenier)
  • la contribution de l'isolant à l'étanchéité à l'air globale est plus ou moins élevée selon sa nature et sa mise en œuvre au sein du complexe toiture. Lorsque l'isolant est disposé entre les chevrons, le nombre élevé de raccords est pénalisant (isolant/chevron, par exemple), d'autant plus lorsque l'isolant est perméable à l'air et non revêtu (laine minérale non parementée d'un film étanche, par exemple). Faute de support continu, la pose de la barrière d'étanchéité à l'air (et à la vapeur) s'avère souvent particulièrement délicate (raccords étanches à réaliser au droit des pannes, des façades ou des pignons, par exemple). Disposée de manière continue sur les chevrons ou directement sur les pannes (panneaux sandwich), l'étanchéité à l'air intrinsèque offerte par l'isolant est plus performante que dans la configuration précédente. Le traitement particulier des joints (injection, par exemple) peut encore renforcer cette performance et permettre d'atteindre les valeurs requises lorsque l'isolant lui-même est étanche à l'air (mousse synthétique, verre cellulaire, laine minérale revêtue, ...). Dans le cas contraire, sachant que le colmatage des joints peut s'avérer délicat en pratique, il est souvent plus aisé d'assurer l'étanchéité à l'air au moyen d'un dispositif complémentaire (membrane disposée sur un support continu, par exemple)
Fig. 3 La pose de la membrane d'étanchéité à l'air et à la vapeur sur un support continu (toiture sarking) permet d'obtenir des performances d'étanchéité à l'air élevées.
1. chevron
2. panneautage ou voligeage
3. barrière d'étanchéité à l'air et à la vapeur
4. isolation
5. sous-toiture
6. contre-latte
7. latte
8. tuile
  • les percements de la barrière d'étanchéité à l'air (cheminées d'extraction, câbles, tuyauteries, ...) sont autant de faiblesses souvent difficiles à traiter. Si le principe général consiste à éviter ces percements (passage des câbles sous la barrière d'étanchéité à l'air, par exemple), certains d'entre eux sont inéluctables (conduits de cheminée ou de ventilation, ...).
En pratique, l'obtention d'une bonne étanchéité à l'air dans le cas d'une construction légère sera donc toujours fonction de la qualité d'exécution des joints et raccords ainsi que de l'absence de perforations et de dégradations de la barrière mise en œuvre. A cet égard, la conception du bâtiment est essentielle, certaines constructions ne permettant quasiment pas d'exclure les fuites d'air. De manière générale, le principe selon lequel la réduction du nombre de raccords diminue directement le risque de fuites d'air permet déjà d'orienter le choix du système constructif envisagé. Dans ce cadre, la pose de la barrière d'étanchéité à l'air et à la vapeur sur un support continu constitue le meilleur garant d'un résultat satisfaisant, en particulier lorsque le niveau de performance à atteindre est élevé. Le cas échéant, un soin particulier devra être apporté à la réalisation étanche de certains détails et raccords inévitables tels qu'au pied d'un versant, par exemple.



F. Dobbels, ir.-arch., conseiller technologique
division 'Physique du bâtiment et Climat intérieur', CSTC
Avec la collaboration de O. Vandooren, ing., division 'Communication', CSTC