par Mason Knowles
Depuis des décennies, les concepteurs de greniers et de vides sanitaires utilisent la ventilation croisée pour minimiser le potentiel d’accumulation d’humidité et de condensation. Cependant, poussés par les récentes déclarations d’économies d’énergie et de contrôle de l’humidité, les greniers non ventilés sont devenus populaires dans les applications résidentielles et commerciales. Bien que ces greniers puissent être utilisés dans de nombreuses circonstances, cet auteur pense qu’il y a des raisons d’utiliser des assemblages ventilés dans de nombreuses situations.

Les méthodes traditionnelles de matériaux d’isolation et de conception appellent à utiliser la circulation de l’air dans les combles pour aider à sécher l’excès d’humidité. Dans les climats de chauffage et de refroidissement, cette humidité pourrait potentiellement voyager à travers la fibre isolante dans les cavités du bâtiment.

Le remède traditionnel à cette humidification est de ralentir l’afflux d’air chargé d’humidité dans la cavité en utilisant un pare-vapeur intérieur, et en ventilant la cavité du toit vers l’extérieur afin de faciliter l’entraînement de l’humidité (c’est-à-dire le séchage).

Lorsqu’elle est effectuée correctement, la ventilation des combles peut réduire le potentiel de condensation en hiver et en été. En hiver, la principale cause des problèmes d’humidité des combles provient de l’air chaud et humide qui s’infiltre dans les combles depuis les zones habitées et se condense sur les surfaces froides. Ce phénomène peut s’intensifier lorsque des lumières, des tuyaux, des évents et d’autres pénétrations percent le plancher du grenier. Trop souvent, les conduits de ventilation mécanique des salles de bains, des cuisines ou des buanderies déposent de l’air chaud et humide dans le grenier au lieu de le faire sortir de l’enveloppe du bâtiment.

Une combinaison de l’étanchéité à l’air et de l’isolation du plancher du grenier tout en assurant la ventilation réduit considérablement le potentiel de condensation, car l’air chaud et humide est moins susceptible de pénétrer dans l’espace et de se condenser sur les surfaces froides. Par conséquent, de l’air plus frais et moins humide provenant de l’extérieur peut être aspiré par les évents de soffite placés sur la partie inférieure du toit, et circuler vers les évents de toit ou de faîtage, remplaçant l’air humide plus chaud qui a pu s’infiltrer dans le grenier.

En été, l’air chaud et humide provient principalement de l’extérieur du bâtiment. En tant que tel, il semblerait que la ventilation du grenier augmenterait le potentiel de condensation. Cependant, le contraire est vrai si le plancher du grenier est étanche à l’air et isolé.

Même lorsque l’air extérieur est chaud et humide, si le grenier est étanche à l’air de l’intérieur, il est beaucoup plus chaud que l’air extérieur. Plus l’air est chaud, plus l’humidité (c’est-à-dire l’humidité absolue) que peut contenir l’espace aérien. Par conséquent, le remplacement de l’air plus chaud du grenier par de l’air extérieur plus frais – même à une humidité relative (HR) considérablement plus élevée – tend à assécher l’espace, minimisant ainsi le potentiel de condensation.

Comme le démontre la figure 1, si l’air extérieur est à 32 C (90 F) et à 70 pour cent d’HR, il est plus sec que l’espace intérieur du grenier qui est à 43 C (110 F) à 40 pour cent ou plus d’HR.

Cette conception est moins efficace lorsque l’équipement CVC et les conduits sont dans le grenier. Dans ces cas, les systèmes ont plus de mal à maintenir la température désirée. L’air dans les conduits a du mal à maintenir la température lorsque l’espace est trop chaud ou trop froid et doit s’étendre sur de longues distances. Dans les climats modérés, cela ne pose pas de problème majeur. Cependant, dans des environnements plus extrêmes, à la fois chauds et froids, cela peut être un problème.

Par exemple, selon la couleur du toit et l’orientation par rapport au soleil, la température de l’air du grenier peut dépasser 55 C (131 F) alors qu’il fait moins de 38 C (100 F) à l’extérieur. Cet intérieur chaud peut faire travailler les conduits et l’équipement CVC beaucoup plus fort pour réduire la température à des niveaux confortables. Ce phénomène est plus prononcé si les conduits ne sont pas étanches et que l’équipement de CVC aspire l’air du grenier lui-même. En outre, si les surfaces extérieures de l’équipement CVC ou des conduits atteignent 26 C (79 F), il suffit de 21 pour cent d’humidité relative pour provoquer de la condensation.

Assemblages de greniers non ventilés
Les greniers non ventilés reposent sur un isolant imperméable à l’air installé sur la face inférieure du tablier du toit (c’est-à-dire le plafond du grenier) pour empêcher l’humidité en suspension dans l’air d’atteindre une surface froide et de se condenser à l’intérieur de l’enveloppe du bâtiment. Dans cette conception, l’isolant sépare efficacement les espaces intérieurs et extérieurs tout en ralentissant le flux d’humidité afin que le point de rosée ne soit pas atteint à l’intérieur de l’enveloppe du bâtiment.

Les deux produits les plus souvent utilisés dans un assemblage de grenier non ventilé sont la mousse de polyuréthane pulvérisée (SPF) de moyenne et basse densité.

Dans les constructions et climats typiques, les tableaux du code du bâtiment peuvent être suivis lors de l’utilisation de la SPF comme isolant et joint d’étanchéité à l’air. Cependant, dans les cas où un entraînement de vapeur se déplace constamment dans une direction – comme les applications de stockage à froid ou les piscines – il est prudent d’effectuer une modélisation ou des calculs hygrothermiques pour déterminer si la conception proposée convient à l’application.

Medium-density
Les calculs d’humidité des assemblages de bâtiments (c’est-à-dire la modélisation hygrothermique) et les observations sur le terrain démontrent une densité moyenne (c’est-à-dire.c’est-à-dire 2-pcf) SPF élimine le potentiel de condensation dans la plupart des zones climatiques et des situations sans ventilation ou éléments retardateurs de vapeur supplémentaires.

Selon la norme ASTM E96, Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials, le SPF de densité moyenne a un indice perm d’environ 1,5 à 3,0 par 25 mm (1 po) et une valeur R d’environ 1,05 par 25 mm (6,0 par 1 po). Il a également été testé pour fonctionner comme un isolant imperméable à l’air.1 Cette combinaison de faible perméance, de valeur R élevée par pouce et de caractéristiques de pare-air ralentit efficacement le flux de vapeur, sépare l’environnement extérieur de l’intérieur et élimine l’introduction d’air chargé d’humidité.

Les propriétés physiques et les caractéristiques de performance du SPF permettent de concevoir des greniers et des vides sanitaires non ventilés avec un potentiel minimal de condensation à l’intérieur.

La modélisation hygrothermique des assemblages de bâtiments et les observations sur le terrain démontrent que le SPF à faible densité peut être utilisé dans les climats chauds et mixtes sans élément additionnel de pare-vapeur. Cependant, dans les climats plus froids, un élément pare-vapeur supplémentaire est nécessaire pour prévenir le potentiel de condensation.

Le SPF à faible densité a un indice de perméance de 8 à 15 par 76,2 à 127 mm (3 à 5 po) et une valeur R d’environ 0,616 par 25 mm (3,5 par 1 po). Lorsqu’il est testé en tant que partie d’un assemblage, le SPF à faible densité peut être un pare-air efficace.

Il en résulte que les propriétés physiques du SPF à faible densité séparent efficacement les températures intérieures et extérieures et minimisent l’infiltration d’air, mais permettent un taux de transmission de la vapeur d’eau plus élevé que le SPF à densité moyenne. Cela facilite la conception de greniers non ventilés dans les climats chauds et mixtes sans pare-vapeur supplémentaire, mais nécessite un élément pare-vapeur supplémentaire dans les régions plus froides.

L’un ou l’autre de ces systèmes s’accompagne d’un coût supérieur – généralement deux à trois fois le prix d’un assemblage de grenier ventilé en fibre de verre soufflée ou en cellulose.

Assemblages de grenier combinés
La conception résidentielle moderne consiste en des élévations qui peuvent créer divers espaces de grenier dans le même bâtiment. Par exemple, la maison de cet auteur a des combles accessibles par une porte standard au deuxième étage et une section supérieure qui ne peut être atteinte que par une trappe au plafond. Les lucarnes sont également attachées, ce qui rend extrêmement difficile l’isolation d’un ensemble non ventilé. De plus, une partie du grenier se trouve au-dessus d’une terrasse extérieure tandis que d’autres sections se trouvent au-dessus de l’espace intérieur de la maison. Les fournaises, les conduits et l’équipement de climatisation (AC) traversent les combles à tous les niveaux, à l’exception des lucarnes et de l’espace au-dessus de la terrasse extérieure.

Lorsqu’on a déterminé comment isoler ces combles, divers assemblages ont été pris en considération et une combinaison hybride de combles ventilés et non ventilés a été planifiée.

Les lucarnes et l’entretoit au-dessus du porche extérieur ont été isolés du reste de l’entretoit en faisant un mur de contreplaqué, puis en isolant le mur avec du SPF à cellules fermées. Ensuite, du SPF à cellules fermées a également été installé sur la sous-face du tablier du toit.

Codes du bâtiment et assemblages de grenier
Depuis 2004, les suppléments du Conseil international du code (ICC) au Code résidentiel international (IRC) signifient que les assemblages de grenier non ventilés ont été acceptés par les codes du bâtiment dans les applications résidentielles, mais pas commerciales. L’IBC exige la ventilation des greniers et des vides sanitaires et n’aborde pas le concept de grenier non ventilé. Cependant, de nombreux responsables du code du bâtiment ont accepté les combles non ventilés au cas par cas lorsqu’ils ont reçu des preuves irréfutables – comme la modélisation hygrothermique des assemblages proposés – que l’assemblage fonctionnera correctement. Les exigences ont légèrement changé au fil des ans, mais de nombreux éléments sont restés les mêmes.

Le supplément ICC 2007, Code international de conservation de l’énergie (IECC) 202, « Définitions générales », a introduit trois nouvelles classes de pare-vapeur :

• Classe I : 0,1 perms ou moins;
• Classe II : 0.1 à 1 perms;
• Classe III : 1,0 à 10 perms.

La SPF de densité moyenne d’une épaisseur de 51 à 76 mm (2 à 3 po) appartient généralement à la catégorie II, tandis que la SPF de faible densité d’une épaisseur de 89 à 140 mm (3,5 à 5,5 po) appartient à la catégorie III.

Les classes de pare-vapeur sont importantes pour spécifier correctement les assemblages de greniers non ventilés. Les qualifications pour les greniers non ventilés sont énumérées dans la section R806.4 de l’IRC, « Unvented Attic Assemblies ». Elle exige que les conditions suivantes soient respectées :

• il est complètement contenu dans l’enveloppe thermique du bâtiment ;
• aucun pare-vapeur intérieur n’est installé sur son côté plafond (c’est-à-dire le plancher du grenier) ;
• au moins 6,3 mm (1/4 po.) d’espace d’air ventilé sépare tout bardeau ou bardeau de bois et la sous-couche de toiture au-dessus du revêtement structurel ; et
• pour les zones climatiques 5, 6, 7 et 8 de l’IECC, l’isolant imperméable à l’air est un pare-vapeur, ou un pare-vapeur est installé en contact direct avec l’isolant (cela s’appliquerait à la SPF à faible densité).

Selon l’imperméabilité à l’air de l’isolant directement sous le revêtement structural du toit, l’article de l’IRC exige également l’une des conditions suivantes :

• l’isolant imperméable à l’air seulement (c’est-à-dire . SPF à cellules fermées) doit être appliqué en contact direct avec la sous-face du revêtement de toit structural;
• en plus de l’isolant perméable à l’air installé directement sous le revêtement structural, un isolant en panneau ou en feuille rigide imperméable doit être installé directement au-dessus du revêtement de toit structural, tel que spécifié au tableau 8 (figure 2) pour le contrôle de la condensation ; ou
• un isolant imperméable à l’air doit être installé sur la sous-face du revêtement de toit, tel que spécifié au tableau R806.4 pour le contrôle de la condensation, tandis que l’isolant perméable à l’air doit être installé directement sur la sous-face de l’isolant imperméable à l’air.

(Cette section s’appliquerait aux systèmes de flash et de nattes où une couche de SPF à cellules fermées est installée sur la sous-face du platelage de toit et où un autre isolant tel que la fibre de verre est installé directement sur le SPF.)

Des problèmes avec les greniers non ventilés
L’acceptation du concept de greniers et de vides sanitaires non ventilés a généré une certaine inquiétude de la part de ceux qui ne sont pas familiers avec les propriétés physiques et les capacités de contrôle de l’humidité du SPF. Une préoccupation commune entendue lors de la spécification de la SPF dans ces espaces est que la mousse à cellules fermées installée sur le dessous des terrasses de toit en bois conduira à la pourriture parce que les fuites ne sont pas détectées en raison de la résistance à l’eau du polyuréthane. Cependant, la mousse à cellules fermées repousse l’eau liquide. Elle scelle les fissures et les crevasses de la terrasse en bois, de sorte que l’eau qui passe par le système de couverture reste sur le dessus de la terrasse en bois. La gravité l’emmène ensuite vers le bas jusqu’au bord du bâtiment et hors du toit.

Si la surface extérieure du bois est humide lorsque la mousse est installée, le séchage se ferait du côté du toit vers l’extérieur, et non à travers le bois vers la mousse. Ce serait la même chose si la mousse n’était pas en place. Si le bois est saturé, les meilleures pratiques de l’industrie préconisent de ne pas installer la mousse. Si la mousse est installée sur du bois humide, cela est apparent pour l’applicateur et il y aurait des cellules ouvertes et une densité plus faible, permettant l’absorption d’eau dans la mousse. Dans ce cas, les fuites apparaîtraient à l’intérieur. Quoi qu’il en soit, un système de toiture doit être inspecté régulièrement afin de détecter les signes de fuites et les dommages potentiels au niveau de la toiture. L’isolation en mousse ne rend pas les dommages plus difficiles à détecter.

Dans les climats plus froids, le SPF peut réduire le potentiel de formation de digues de glace. Il empêche l’air chaud d’atteindre le dessous du toit où il pourrait faire fondre la neige, provoquant l’écoulement de l’eau vers le bas et le regel dans l’avant-toit. Il est important de prolonger l’isolation au-delà du mur à montants intérieurs le long de l’espace de soffite. Si les espaces d’air ne sont pas scellés en haut du mur, l’air chaud peut chauffer le dessous du pont de toit et potentiellement causer des barrages de glace dans les climats froids.

Une autre préoccupation est que les greniers non ventilés avec de l’isolant installé à la sous-face du pont de toit provoquent des températures de bardeaux excessivement élevées, réduisant ainsi l’espérance de vie des bardeaux.

Certains fabricants de bardeaux d’asphalte excluent spécifiquement les garanties basées sur une « ventilation inadéquate des greniers ». Cependant, d’autres autorisent dans leurs garanties l’utilisation de SPF installés sur la face inférieure des terrasses de toit dans des greniers non ventilés.

Des études d’ingénierie menées par Carl Cash (ancien président du comité ASTM D08 sur les toitures) ont exploré les prémisses de la ventilation des greniers et son effet sur la température des bardeaux par rapport à d’autres facteurs pouvant influencer la température des bardeaux. Selon Cash:

La ventilation du comble réduit la température moyenne du toit de -1,75 C (5 F), ce qui représente un tiers de l’influence de la couleur des bardeaux, de l’aspect du toit (direction à laquelle il fait face) et 1/36 de l’influence de l’emplacement géographique.

Une autre préoccupation souvent citée est que, puisque la mousse pulvérisée à cellules fermées est un retardateur de vapeur, elle ne peut pas être utilisée dans les climats chauds et humides, car elle empêche la vapeur d’eau d’entrer et de sortir de l’assemblage.

La mousse pulvérisée à cellules fermées a un indice perm d’environ 1.5 à 3,0 par 25 mm (1 po) et une valeur R d’environ 1,05 par 25 mm (6,0 par 1 po).Cette combinaison permet un flux de vapeur d’eau contrôlé, tout en séparant les environnements intérieur et extérieur. Il en résulte un meilleur contrôle de la condensation à l’intérieur de l’enveloppe du bâtiment, tant que l’isolation SPF est suffisante pour empêcher la condensation. Dans la plupart des applications, 12,7 à 25 mm (0,5 à 1 po) de MPS suffisent dans les climats chauds et mixtes, et 38 à 63,5 mm (1,5 à 2,5 po) sont nécessaires dans les régions plus froides. Il convient de noter que les calculs de modélisation hygrothermique sont recommandés lorsque des conditions atypiques se produisent, telles que des environnements extrêmes et une construction ou une conception inhabituelle.

Lorsqu’on utilise un système d’isolation hybride, tel que la mousse pulvérisée à cellules fermées recouverte d’un isolant en fibre de verre ou en cellulose, une plus grande épaisseur de mousse à cellules fermées est nécessaire pour réduire le potentiel de condensation.

Une autre question sur l’utilisation de la mousse pulvérisée est ce qui se passe lorsqu’un applicateur pulvérise involontairement de la mousse sur du bois d’œuvre humide, en particulier sur des éléments de charpente humides. Des recherches ont été menées sur l’installation de SPF sur du bois mouillé. Le livre du Dr Mark Bomber, Spray Polyurethane Foam in External Envelopes of Buildings, rend compte des recherches menées sur le sujet. Cette recherche démontre que la mousse à cellules fermées, dans des conditions de construction typiques (c’est-à-dire lorsqu’elle est installée sur une ossature en bois ayant une teneur en humidité de 28 à 35 %), prend environ 35 jours pour sécher à moins de 19 % de teneur en humidité, par rapport à 8,5 jours pour sécher sans mousse attachée. Il a également signalé que les qualités d’étanchéité à l’air de la mousse étaient conservées.

Cependant, cet article n’a pas fait état des conséquences de l’installation de SPF à cellules fermées sur le côté froid d’un mur à gradient thermique constant. Par exemple, dans les climats nordiques extrêmes ou dans les entrepôts frigorifiques, les conditions entraîneraient une poussée d’humidité constamment dans une direction, ce qui ralentirait le séchage au point de provoquer la pourriture du bois.

Malgré tout, l’industrie du SPF ne recommande pas de pulvériser de la mousse à cellules ouvertes ou fermées sur des surfaces mouillées ou humides, car l’adhésion de la mousse sera affectée. Comme pour les applications de peinture et de revêtement, les substrats destinés à recevoir des MPS de tous types doivent être relativement secs (par exemple, du bois à une teneur en humidité de 18 % maximum). Ceci peut être facilement vérifié à l’aide d’un humidimètre. Les installateurs savent instantanément si la surface du bois est humide, car le liquide réagit avec l’humidité, ce qui entraîne une variation de couleur et une mauvaise montée de la mousse.

Conclusion
En conclusion, une seule taille ne convient pas à tous lorsqu’il s’agit de déterminer s’il faut utiliser un assemblage de grenier ventilé ou non ventilé. Ce n’est pas parce qu’une chose est populaire ou à la mode qu’elle constitue le meilleur choix. Les variables qui influencent la décision de ventiler ou non comprennent :

• la température et l’humidité intérieures et extérieures ;
• le type de CVC et de conduits ;
• l’entraînement de vapeur anticipé ;
• les matériaux de construction ;
• le type de bâtiment ;
• la configuration de la structure ; et
• les codes du bâtiment.

Il est important pour un prescripteur de prendre tous ces facteurs en considération avant de dessiner des plans et de faire une recommandation finale.

Notes
1 Matériaux qui ont été testés conformément à la norme ASTM 283 pour permettre moins de 2 L/m2 d’air à 75 kPa. (retour au début)

Mason Knowles est président de Mason Knowles Consulting LLC, spécialisé dans la fourniture d’applications éducatives/de formation, de dépannage de problèmes, de services et d’articles techniques, et de présentations spécifiques à l’industrie de la mousse pulvérisée. Il a 42 ans d’expérience dans l’industrie de la mousse pulvérisée en tant qu’entrepreneur, fabricant de mousse de polyuréthane pulvérisée (SPF) et d’équipement, et dirigeant d’association commerciale. Knowles préside le sous-comité ASTM sur les toitures en mousse pulvérisée et le groupe de travail ASTM responsable de la spécification ASTM C 1029, Spray-applied Polyurethane Foam Specification. Il est un inspecteur de bâtiment et de toiture accrédité par la Sprayed Polyurethane Foam Association (SPFA) et un instructeur pour les cours de la SPFA destinés aux applicateurs et aux inspecteurs. Knowles est membre de l’International Code Council (ICC), de RCI International, de l’Insulation Contractors Association of America (ICAA), de la SPFA, du Building Enclosure Technology and Environment Council (BETEC) et des équipes d’enquête sur les ouragans et la grêle du Roofing Industry Committee on Weather Issues (RICOWI). Il peut être contacté par courriel à [email protected].

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