Aménagement des espaces sous toiture
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CT GROS ŒUVRE Cet article fait suite à celui consacré à la rénovation des caves (Cahier 18 des Dossiers du CSTC n° 2/2009). Il s’inscrit dans une tendance actuelle qui vise à valoriser au mieux l’ensemble des espaces disponibles, compte tenu du coût de l’immobilier. Aménagement des espaces sous toiture ✍ Issu d’une approche multidisciplinaire, cet article a été rédigé par l’ensemble de l’équipe des conseillers de la Guidance technologique ‘Ecoconstruction et développement durable’, subsidiée par la Région bruxelloise, en collaboration avec la Guidance technologique ‘Installations de climatisation et confort intérieur’, subsidiée par la Région wallonne. 1 DES ESPACES OUVERTS À TOUS LES VENTS Les espaces situés sous les toitures inclinées ont de tout temps été considérés comme des zones tampons destinées à protéger l’habitation contre le froid et l’humidité. Le plus souvent, ils ne présentaient aucune finition et étaient pratiquement ouverts à tous les vents. Lorsque leur accès n’était pas trop difficile, ils pouvaient également servir au stockage de produits non périssables. Le prix actuel de l’immobilier incite de plus en plus de propriétaires à aménager ces espaces, afin de pouvoir les réaffecter utilement, notamment en locaux d’habitation. Lorsque les hauteurs disponibles sont suffisantes, la transformation d’un grenier en locaux habités s’avère en général beaucoup moins problématique que la rénovation des caves, abordée dans un précédent article [15]. Il importe néanmoins que les travaux soient entrepris par des professionnels disposant des compétences nécessaires, car des interventions inadaptées ou mal réalisées ne permettront pas d’obtenir le confort souhaité et risquent même d’entraîner des dégâts à moyen terme. On remarquera par ailleurs que, si les aspects liés à l’humidité sont sans aucun doute la problématique la plus contraignante lors de l’aménagement des caves, le confort thermique et, dans une moindre mesure, acoustique constitue un défi supplémentaire dans le cas des greniers. 2 QUELQUES RAPPELS 2.1 Couverture L’aménagement d’un grenier nécessite une charpente en bon état, une parfaite étanchéité Fig. 1 L’aménagement d’un grenier nécessite une charpente en bon état, une parfaite étanchéité à l’eau et une étanchéité à l’air suffisante. à l’eau et une étanchéité à l’air suffisante de l’ensemble de la toiture. Dans les anciens bâtiments, cette contrainte s’accompagne souvent d’une vérification de l’état des poutres et surtout de leurs encastrements, d’un démontage des matériaux de couverture (tuiles, ardoises, etc.) et de leur remise en place ou de leur renouvellement après pose d’une sous-toiture (souple ou rigide) étanche à l’eau. Afin d’éviter le démontage d’éléments de couverture en bon état, on peut envisager la pose par l’intérieur de systèmes de sous-toiture de ‘substitution’ tels que ceux décrits dans CSTCContact n° 23 [8]. Si cette technique est plus difficile à mettre en œuvre et présente certains désavantages par rapport à la solution ‘idéale’ évoquée ci-avant, elle permet néanmoins de prolonger quelque peu la durée de vie de la couverture, tout en améliorant très sensiblement le niveau d’isolation thermique. Fig. 2 Charpente à pannes dans une construction ancienne. 2.2 Charpentes Dans les constructions anciennes, on se trouve le plus souvent en présence d’ouvrages de charpenterie à pannes portant de mur à mur (figure 2) ou de charpentes composées de fermes traditionnelles. Ce mode constructif facilite grandement la rénovation des lieux en raison d’un faible encombrement au sol et de hauteurs disponibles importantes. Les Dossiers du CSTC – N° 2/2010 – Cahier n° 2 – page 1 Par opposition, dans nombre de bâtiments plus contemporains, l’aménagement peut s’avérer nettement plus problématique et/ou moins rentable économiquement s’il n’a pas été prévu à l’origine. En effet, l’utilisation de charpentes industrialisées légères multiplie le nombre de fermes et limite souvent les hauteurs libres ainsi que les surfaces récupérables. CT GROS ŒUVRE 2.3 Murs pignons En l’absence de mitoyenneté ou en cas de mitoyenneté partielle, l’exposition directe aux pluies battantes des maçonneries en pignon favorise les pénétrations d’eau. La présence de maçonneries massives anciennes (sans coulisse) soumises à des conditions d’évaporation favorables du côté intérieur peut engendrer une cristallisation des sels, accompagnée d’une dégradation importante des matériaux (briques et joints). 3 CONTRAINTES PARTICULIÈRES AUX ESPACES SOUS TOITURE Les dégâts dus aux pénétrations de pluies battantes sont relativement courants du côté intérieur des murs pignons exposés et/ou des corps de cheminée. Il en va de même pour les problèmes de condensation et de dégradation des maçonneries de cheminée au niveau des combles (espaces non chauffés). Toutefois, la principale difficulté rencontrée dans l’aménagement d’un grenier est liée au confort thermique. En effet, par opposition aux locaux enterrés, les greniers ne possèdent que très peu d’inertie thermique. Ce manque d’inertie, cumulé à une faible isolation thermique entraîne des écarts de températures rapides et importants, c’est-à-dire qu’il y fait rapidement très froid en hiver ou très chaud en été. Cet inconfort doit être compensé par la pose d’une isolation thermique performante. L’absence d’éclairage naturel est une autre particularité des greniers. C’est pourquoi la rénovation de ces locaux nécessite la mise en place de lucarnes, de fenêtres de toiture ou de puits de lumière, avec les difficultés que ces interventions engendrent en ce qui concerne l’étanchéité à l’eau ou à l’air, le confort acoustique, le risque de ponts thermiques, le risque de surchauffe, etc. L’utilisation en logement requiert une accessibilité aisée et sécurisée qui fait souvent défaut dans les greniers existants. Cette accessibilité est d’autant plus importante qu’elle reste souvent la seule possibilité d’évacuation directe en cas d’incendie. En contrepartie, il faut tenir compte du fait que le placement d’un escalier et des abords nécessaires réduira potentiellement les surfaces récupérables. 4 EXAMENS NÉCESSAIRES AVANT TRAVAUX Comme c’est le cas avant toute opération de rénovation ou d’aménagement, il est nécessaire de définir de manière précise les lieux, les matériaux composant les murs, le sol et la toiture ainsi que leur état, et de déceler d’éventuels problèmes ou dégâts particuliers. Vu l’absence plus que probable de plans, l’approche débutera par un relevé des surfaces utilisables et des hauteurs potentiellement disponibles. Relevé qui tiendra compte de l’accès (escalier, palier) et de son emprise sur la manière d’aménager les lieux. De même, on examinera les possibilités de raccordement aux infrastructures existantes aux étages inférieurs (sanitaire, chauffage, électricité, par exemple). Cet état des lieux sera complété par un diagnostic des désordres rencontrés, qu’il s’agisse : • de dégâts aux matériaux de couverture et aux raccords d’étanchéité • de taches ou de dégradations aux maçonneries consécutives à une pénétration de pluies battantes ou à une condensation dans les conduits de cheminée maçonnés • d’attaques des bois de charpente par les champignons et/ou les insectes xylophages, etc. Fig. 3 L’accessibilité sécurisée fait souvent défaut dans les greniers existants. Fig. 4 Instruments de diagnostic de l’humidité des matériaux. Les Dossiers du CSTC – N° 2/2010 – Cahier n° 2 – page 2 Le diagnostic sera d’autant plus opportun qu’il sera mené avec compétence par une personne spécialisée, apte à définir les interventions prioritaires en fonction de la future affectation des espaces. La compétence ne doit cependant pas faire oublier l’utilité de mesures simples susceptibles de confirmer les désordres, de les quantifier et de permettre d’en suivre l’évolution après les traitements nécessaires. Dans cette optique, il existe du matériel aisément utilisable sur chantier, destiné soit : • au diagnostic de l’humidité. Les appareils courants (figures 4 et 5) sont simples d’utilisation et permettent de localiser rapidement les zones les plus problématiques. Basés sur des principes résistifs et/ou capacitifs, ils sont indifféremment utilisables pour le bois et la maçonnerie. L’interprétation des mesures se fera de préférence de manière comparative, entre zones saines et suspectes. Pour le bois, les mesures d’humidité seront menées en priorité au droit des encastrements ou des zones de contact avec les maçonneries • à l’appréciation de la profondeur et du type d’altération des éléments constituant la structure de toiture et/ou du plancher. Réalisé, par exemple, à l’aide d’un marteau (son), d’un test de poinçonnement (figure 6), d’enfoncement comparatif de micro-aiguilles ou de forages, cet examen permet de juger de la résistance résiduelle des poutres et planchers, et éventuellement de mettre en évidence le type d’altération et ses causes potentielles • à l’examen semi-quantitatif de la présence de sels, qui peuvent, dans certains cas, se retrouver en quantités importantes dans des greniers ayant anciennement servi au stockage de paille ou de foin. Si des péné- Fig. 5 Mesure de l’humidité par radiofréquence. CT GROS ŒUVRE Fig. 7 Bandelettes de test pour le contrôle des sels. Fig. 6 Mesure de dureté à la pointe. trations d’eau se sont produites, ces matières organiques se sont transformées en nitrates, c’est-à-dire en sels qui présentent une tendance fortement hygroscopique et s’opposent à l’assèchement normal des matériaux. D’autres sels, comme les sulfates, peuvent provenir directement des matériaux de construction ou de résidus de condensation des fumées dans les cheminées. Les sulfates auront plutôt tendance à détériorer les matériaux en se cristallisant à leur surface, ou à entraîner des déformations (formation de sulfoaluminate hydraté gonflant). Pour l’examen semi-quantitatif de ces sels, on peut aisément utiliser in situ des bandelettes indicatrices (figure 7), qui changent de couleur en fonction de la quantité de sels présents (voir également le ‘Guide pour la restauration des maçonneries’, 2e partie, procédure 46) [7]. Suivant les cas et les espaces utilisables, certaines destinations pourraient se révéler peu réalistes, voire totalement impossibles (salles d’eau, stockage de denrées périssables, etc.). Notons également que, lorsque les travaux de rénovation visent à mettre en location un nouvel appartement dans un bâtiment existant, des démarches officielles de changement d’affectation sont à prévoir. 6 TRAVAUX D’AMÉNAGEMENT DES COMBLES 6.1 Travaux de couverture Si le contrôle de l’état des matériaux de couverture (tuiles, ardoises, etc.) est un préalable à toute opération d’aménagement des combles, il faut également être conscient que l’étanchéi- té à l’eau est une condition fondamentale. Les travaux vont en effet entraîner un confinement des bois de charpente et de l’isolant, qui seront de ce fait particulièrement sensibles aux moindres infiltrations. Sur d’anciennes couvertures, l’obtention d’une bonne étanchéité exigera le plus souvent la mise en place d’une sous-toiture. Dans la mesure où cette étanchéité nécessite le démontage de la couverture, une telle intervention, même effectuée de manière minutieuse, est destructrice pour de nombreux types d’éléments fixés mécaniquement (ardoises naturelles et artificielles, bandes métalliques, etc.). En cas d’éléments simplement accrochés ou déposés (tuiles), il faudra également tenir compte d’un certain pourcentage de casse. Le remplacement à l’identique de ces éléments de couverture relativement anciens, dont la fabri- 5 OBJECTIFS DES TRAVAUX En parallèle aux examens précités, l’utilisation souhaitée des espaces sous toiture jouera un rôle prépondérant dans les possibilités d’aménagement et le choix des interventions à mener. En effet, selon que l’on opte pour une affectation en salle de jeux, en atelier, en chambre ou en appartement comprenant cuisine et sanitaires, les contraintes seront fondamentalement différentes, notamment sur le plan du confort thermique et acoustique, des besoins en renouvellement d’air, de l’accessibilité, de l’amenée et de l’évacuation d’eau ou du renforcement éventuel de la structure portante (sol ou charpente). Le coût des travaux sera également proportionnel à ces contraintes. Fig. 8 Détériorations de poutres à la suite d’une pénétration d’humidité. Les Dossiers du CSTC – N° 2/2010 – Cahier n° 2 – page 3 CT GROS ŒUVRE Fig. 9 Charpente limitant la hauteur libre. cation n’est plus assurée, n’est par ailleurs pas toujours évident. 6.2 Lutte contre les pénétrations d’eau de pluie par les maçonneries Les pignons anciens en maçonnerie massive (sans coulisse), tout comme les souches de cheminée, sont rapidement saturés d’humidité lors de pluies battantes. Lorsque les greniers sont inoccupés, la présence d’humidité dans ces maçonneries est rarement constatée par les occupants, du fait des possibilités d’évaporation qui réduisent les risques de migration dans les locaux d’habitation. Il en va tout autrement dès lors que l’on affecte des combles en logement. Dans ce cas, il n’existe plus de zone tampon, les murs du grenier étant directement revêtus de finitions plus ou moins sensibles à l’humidité (enduits, peintures, papiers peints, etc.). En cas de pénétration d’eau dans les souches de cheminée et les murs pignons, la solution optimale consiste à réaliser un bardage, en profitant de l’occasion pour y apporter une isolation thermique. La pose d’un enduit sur isolant représente également une solution très efficace. Si le bardage ou l’enduit ne peut être retenu d’un point de vue architectural et/ou urbanistique, on peut envisager une réfection des joints de maçonnerie extérieure, suivie d’un traitement d’hydrofugation. Ce traitement, qui présente l’avantage de ne pas modifier l’aspect du bâtiment, conduit à une amélioration de la situation, sans toutefois offrir de garantie totale contre les risques d’apparition de taches d’humidité sur les finitions intérieures. Dans tous les cas, ces interventions seront complétées par un contrôle des souches de cheminée et des dépassants de toiture, ou par la pose de solins et de contre-solins [11]. Si, après ces travaux, on note encore de légers problèmes d’humidité, deux solutions pourront être mises en place du côté intérieur : • pose, sur l’ensemble des murs concernés, d’une membrane de doublage, fixée mécaniquement contre la maçonnerie et servant de support aux enduits de finition • pose d’un système de finition sur isolant thermique totalement insensible à l’humidité; cette technique offre l’avantage de cumuler la protection des finitions intérieures contre l’humidité capillaire et l’isolation thermique des locaux. On veillera cependant à poser une étanchéité à la vapeur d’eau du côté ‘chaud’ afin d’éviter les condensations internes. en œuvre de manière prudente, en veillant à ne pas reporter les problèmes à d’autres éléments (gîtes du plancher, par exemple). Les techniques évoquées peuvent également être retenues dans le cas de dégradations intérieures des conduits de cheminée. Dans ce cas précis, l’humidification résulte d’une condensation interne à la cheminée. Ce phénomène se produit durant les périodes les plus froides et, de préférence, dans des locaux moins chauffés au droit du passage d’une cheminée dans l’environnement extérieur (situation typique des combles). La condensation peut s’accompagner de taches de bistre ou d’une dégradation des maçonneries (attaque acide, sulfates expansifs). Il faut alors impérativement combiner la pose d’une barrière étanche ou d’une finition sur isolant, avec le tubage de la cheminée, en particulier dans l’hypothèse du placement d’une chaudière à haut rendement et, a fortiori, d’une chaudière à condensation [2]. De manière générale, lorsque les pénétrations d’eau restent importantes après rejointoiement et hydrofugation des parois extérieures, les solutions précitées sont à considérer avec beaucoup de prudence, car elles risquent d’accentuer l’humidification des finitions dans les locaux des étages inférieurs. Dans ce cas, la solution du bardage ou de l’enduit (voir ciavant) est à privilégier, surtout si elle est cumulée avec la pose d’une isolation thermique. Le bardage devra, si possible, concerner l’ensemble de la souche de cheminée, du pignon ou du dépassant de toiture considéré, afin d’éviter de reporter les problèmes aux zones voisines ou en contrebas. 6.3 Interventions sur les charpentes 6.3.1 Adaptation des charpentes Signalons que ces systèmes ‘intérieurs’ ne protègent bien évidemment pas les maçonneries contre la pénétration d’eau de pluie, ni les éléments de bois qui y sont encastrés (poutres, gîtages). Ces solutions doivent donc être mises Dans les anciens bâtiments, la présence de charpentes traditionnelles en bois présentant peu d’emprise au sol facilite en règle générale l’aménagement des espaces sous toiture. Dans Les Dossiers du CSTC – N° 2/2010 – Cahier n° 2 – page 4 certains cas, la valeur architecturale de la charpente incite même à des interventions minimalistes visant à préserver, en tout ou en partie, les structures apparentes. Pour ces charpentes, l’attention portera en priorité sur le bon état du bois et des assemblages, ainsi que sur les réparations et les traitements éventuels (voir § 6.3.2 et § 6.3.3, p. 5). Dans des bâtiments plus récents, la présence de charpentes industrialisées complique sensiblement l’utilisation pratique des lieux, que ce soit du fait d’une emprise au sol importante et/ou de hauteurs libres limitées (voir figure 9). Toute modification de ces charpentes nécessitera la compétence d’entreprises spécialisées et sera menée sur la base de calculs de stabilité en fonction des options de transformation souhaitées. Dans tous les cas, quel que soit l’ancienneté ou le principe constructif de la charpente, on tiendra compte des surcharges éventuelles résultant des travaux, qu’il s’agisse de l’ajout d’isolants, de panneaux de sous-toiture ou d’un changement de matériaux de couverture. 6.3.2 Traitements curatifs Après le diagnostic d’une dégradation par des agents biologiques – insectes xylophages et champignons lignivores (figure 10, p. 5) – et après avoir traité les problèmes d’humidité qui ont conduit à leur développement, des interventions curatives spécifiques devront être prises afin de remédier aux désordres : • traitement des éléments en bois et, dans certains cas, également de la maçonnerie, au moyen de produits insecticides et/ou fongicides disposant, dans la mesure du possible, d’un agrément technique. Les différents systèmes de traitement sont détaillés dans la Note d’information technique n° 180 [6] • remplacement ou réparation de poutres et/ou d’encastrements par des renforts en bois, en profilés métalliques ou en résine coulée in situ et armée. CT GROS ŒUVRE Fig. 10 Poutre attaquée par des champignons et des insectes. Signalons d’une manière générale que les problèmes et dégâts aux ouvrages de charpente touchent en priorité les parties susceptibles de subir une humidification, notamment : • les encastrements dans les maçonneries (surtout en cas de pignons exposés au sud et à l’ouest) • les pourtours des souches de cheminée • les parties en contact avec les lucarnes, les sablières, etc. • et bien évidemment tous les éléments proches de défauts visibles au niveau de l’étanchéité. 6.3.3 Traitements préventifs Même si les traitements appliqués in situ ne peuvent prétendre à une efficacité comparable à ceux réalisés en usine, il nous paraît prudent de prévoir l’application par badigeonnage ou par pulvérisation de traitements mixtes contre Fig. 11 Absence de sous-toiture et pénétration d’eau. les insectes xylophages et contre les champignons lignivores, pour les bois de charpente, et de produits de protection contre la corrosion pour les structures métalliques. En cas d’occupation des lieux durant les travaux ou très rapidement après ces derniers, il y a lieu de s’assurer de l’absence de toxicité des matières actives des différents produits, traitements et solvants utilisés, et de veiller dans tous les cas à une ventilation intensive des lieux. 6.4 Parois, cloisons 6.5 Confort thermique Un aspect important de l’aménagement d’un espace sous toiture concerne le confort thermique des futurs occupants. et planchers L’aménagement des combles implique le plus souvent le cloisonnement des lieux en zones d’affectation différente. Les planchers existants étant, dans la grande majorité des cas, en bois avec des possibilités de surcharge réduites, les parois rapportées seront en matériaux aussi rigides et légers que possible. L’usage en cloison, de plaques minces fixées sur une ossature en bois ou sur des profilés métalliques légers est ici la solution la plus simple, rapide et économique. On profitera des possibilités existantes afin d’intercaler un isolant acoustique et/ou thermique pour améliorer le confort. La stabilité des cloisons légères sera améliorée par leur assemblage ainsi que par une solidarisation avec le sol (plancher) et leur fixation à la charpente existante, voire localement avec un faux plafond limitant la hauteur des volumes créés. Ces cloisons seront également utilisées pour le passage des gaines électriques et canalisations sanitaires. ! Fig. 12 Conservation après traitement de poutres attaquées par les insectes. Pour rappel, les cloisons légères n’assurent aucun rôle structural et ne peuvent en aucun cas reprendre des efforts résultant, par exemple, de l’appui d’un ou plusieurs éléments de charpente. Que l’espace soit transformé en pièce de séjour, en chambre à coucher ou en salle de jeux, il sera nécessaire de se prémunir contre la froideur de l’hiver et la chaleur de l’été. Une série de mesures sont à prévoir pour atteindre cet objectif : • isolation thermique • étanchéité à l’air • ventilation nocturne • protection solaire • chauffage • et éventuellement refroidissement. L’isolation thermique de la toiture est primordiale dans le contexte énergétique actuel. En période hivernale, elle permet de limiter les pertes de chaleur vers l’extérieur et donc de réduire les besoins de chauffage et la consommation d’énergie. En période estivale, le matériau de couverture peut facilement atteindre une température de 80 °C sous l’effet du soleil. L’isolation thermique restreint alors le transfert de chaleur vers l’intérieur, limitant ainsi le risque de surchauffe. Traitements de préservation Les traitements de préservation, qu’ils soient préventifs ou curatifs, sont d’autant plus utiles et importants qu’une partie, voire la quasi-totalité des matériaux de charpente deviendra inaccessible après aménagement des combles et se retrouvera dans de nouvelles conditions hygrothermiques, souvent plus défavorables du fait du confinement et de l’isolation thermique rapportée. Il est donc essentiel que l’ensemble de ces traitements soient appliqués avec la plus grande vigilance. Les Dossiers du CSTC – N° 2/2010 – Cahier n° 2 – page 5 CT GROS ŒUVRE 6.5.1 Choix de l’isolant et de son épaisseur Nombre d’isolants thermiques de nature et de forme diverses sont aujourd’hui disponibles sur le marché. Leur propriété fondamentale se caractérise par leur aptitude à s’opposer au passage de la chaleur. Les isolants agissant sur les échanges par con­ duction, leur résistance thermique R (m²K/W) est directement proportionnelle à leur épaisseur d (m) et inversement proportionnelle à la conductivité thermique λ (W/mK) du matériau constitutif, soit : R = d/λ (m²K/W). Dans une toiture inclinée, la résistance thermique totale Rtot se calcule en additionnant la résistance thermique de chacune des couches constitutives ainsi que la résistance d’échange à la surface intérieure et extérieure. Le coefficient de transmission thermique (ou valeur U) de la toiture est alors simplement l’inverse de la résistance thermique totale, soit : U = 1/Rtot (W/m²K). Les réglementations thermiques régionales en vigueur imposent, dans le cas de bâtiments neufs ou de transformations faisant l’objet d’un permis d’urbanisme, une valeur U maximale de 0,3 W/m².K (ou Rmin = 3,33 m².K/W) et ce, pour les différentes parois de l’enveloppe du bâtiment (toiture, murs extérieurs, etc.). L’octroi de primes ou de déductions fiscales dans le cadre d’une rénovation est lié au respect d’une résistance thermique minimale (souvent de la couche d’isolation thermique prise individuellement). Dès lors, le choix d’un isolant s’effectue avant tout sur la base de ses performances thermiques identifiées principalement par sa conductivité thermique (λ). De cette dernière dépendra l’épaisseur à mettre en œuvre, critère généralement déterminant en cas de travaux de rénovation, alors que les espaces intérieurs disponibles sont souvent réduits. Le positionnement de l’isolant dans le complexe toiture et la présence de fixations mécaniques traversantes ou, plus encore, de pièces de bois (appelées ‘fraction bois’) interrompant à distances régulières la couche d’isolation sont également de nature à influencer l’épaisseur requise. A titre d’information, le tableau 1 mention- * Valeur U Pour les toitures, les réglementations thermiques des trois régions prescrivent actuellement une valeur Umax de 0,3 W/m².K (ou Rmin = 3,33 m².K/W). Tableau 1 Epaisseur d’isolation nécessaire (arrondie au cm supérieur) dans une toiture à versants pour répondre aux exigences réglementaires, en fonction de la nature du matériau isolant et de son emplacement dans le complexe toiture. Fermettes ou chevrons de largeur ≤ 3,5 cm Charpente traditionnelle ou chevrons de largeur ≥ 5 cm (*) Matériau isolant Laine minérale (panneaux, matelas) 13 à 17 cm Polystyrène expansé (plaques) Polystyrène extrudé (plaques) 6 à 9 cm 7 à 9 cm Mousse de polyuréthanne (plaques) 10 à 14 cm 5 à 7 cm Mousse phénolique (plaques) 10 à 17 cm 5 à 9 cm Verre cellulaire (plaques) 15 à 20 cm 8 à 11 cm Perlite expansée (plaques) 19 à 22 cm 11 à 12 cm Cellulose (panneaux) 14 à 22 cm 7 à 12 cm 18 cm 10 cm Cellulose (soufflée) 15 à 22 cm – Fibres végétales ou animales (panneaux) 15 à 22 cm 8 à 12 cm 32 cm 21 cm Liège (panneaux) Fibres végétales ou animales (en vrac) (*) Les épaisseurs indiquées dans cette colonne sont celles à considérer lorsqu’il s’agit de compléter une isolation existante sans spécifications connues (λ par défaut), disposée entre des chevrons de 6 cm de hauteur. La nouvelle couche d’isolation est supposée continue et peut être rapportée par l’intérieur ou par l’extérieur. ne les épaisseurs d’isolant (en centimètres) permettant de satisfaire aux exigences réglementaires en vigueur, en tenant compte de l’influence d’une fraction bois de 12 %. Les caractéristiques des isolants considérées sont celles stipulées dans la nouvelle norme NBN B 62-002 [3] ainsi que dans la base de données de produits créée dans le cadre des réglementations PEB, reconnue par les trois régions du pays et disponible en ligne sur www.epbd.be. 6.5.2 Etanchéité à l’air et mise en œuvre Quelles que soient la composition du complexe toiture et la nature de l’isolant, il n’y a pas d’isolation thermique performante sans étanchéité à l’air. En effet, si l’air froid extérieur ! peut s’infiltrer au travers du complexe toiture ou si l’air chaud intérieur peut s’en échapper, une partie importante du bénéfice de l’isolation thermique mise en œuvre sera perdue, entraînant une situation d’inconfort. Pour éviter d’en arriver là, il y a lieu d’appliquer les principes suivants : • réduire au maximum la présence de couches d’air ou d’espaces vides dans le complexe toiture afin d’empêcher l’air d’y circuler (cf. Infofiche n° 24) [13] • veiller à ce qu’au moins une des couches du complexe toiture soit étanche à l’air, en soignant tout particulièrement les raccords avec les éléments susceptibles de provoquer des discontinuités (charpente, pannes, percements, etc.). Pour les structures légères telles que des toitures inclinées dont la couverture n’est, elle-même, pas étanche à l’air, cette Produits minces réfléchissants Même posé de façon optimale, un produit mince réfléchissant associé à deux lames d’air non ventilées de 2 cm d’épaisseur (soit une épaisseur totale de 5 à 6 cm) peut tout au plus prétendre égaler une isolation traditionnelle (laine minérale, polystyrène expansé, etc.) d’épaisseur équivalente, soit 4 à 6 cm. En d’autres termes, ces produits seuls ne permettent pas de satisfaire aux exigences d’isolation thermique ni aux critères d’obtention des primes. Pour plus d’informations, on consultera le Rapport CSTC n° 9 [10]. Les Dossiers du CSTC – N° 2/2010 – Cahier n° 2 – page 6 CT GROS ŒUVRE exigence requiert un soin tout particulier lors de la mise en œuvre du pare-vapeur, lequel assure également la fonction d’étanchéité à l’air (cf. Cahier n° 9 des Dossiers du CSTC n° 3/2007) [9]. Dans certains cas, le choix d’une sous-toiture capillaire et/ou très perméable à la diffusion de vapeur (panneaux à base de fibres de bois, par exemple) peut s’avérer opportun lorsqu’il s’agit de limiter le risque d’écoulement des eaux de condensation. Bien que chaque intervention dans le cadre d’une rénovation ait ses spécificités, certaines recommandations peuvent être formulées lorsqu’il y a lieu d’améliorer l’isolation thermique d’une toiture existante. r Isolation par l’intérieur Le complexe ‘pare-vapeur / isolation complémentaire’ est rapporté en sous-face de la structure et/ou dans l’épaisseur de cette dernière. Dans de nombreux cas, on opte pour la pose de laine minérale dans l’épaisseur des chevrons existants, complétée par la pose de panneaux rigides ou de matelas d’isolation. Cette disposition nécessite toutefois la présence d’une sous-toiture performante. En cas de défaillance de cette dernière, il sera nécessaire de poser, dans les règles de l’art, une nouvelle sous-toiture après dépose des éléments de couverture ou, à défaut, de choisir une solution de substitution via l’intérieur (figure 13), telle que décrite dans CSTC-Contact n° 23 [8]. r Isolation par l’extérieur Lorsque le caractère fonctionnel de la couverture n’est plus assuré et qu’un remplacement doit être envisagé, il est possible d’améliorer sensiblement le niveau d’isolation thermique et l’étanchéité à l’air du complexe toiture, sans devoir démonter les finitions intérieures. Les techniques suivantes peuvent être proposées : • l’isolant est posé par l’extérieur dans l’épaisseur de la structure existante (après démontage de l’ancienne couverture). Si cette dernière n’est pas suffisante pour atteindre un niveau d’isolation thermique satisfaisant, il est possible de prévoir un contre-chevronnage. Le cas échéant, lorsqu’il y a lieu d’améliorer l’étanchéité à l’air du complexe toiture, une membrane complémentaire (feuille de polyéthylène, par exemple) peut être rapportée par l’extérieur avant la pose de la nouvelle couche d’isolation (voir figure 14). La difficulté consiste néanmoins à garantir une parfaite étanchéité à l’air de cette membrane et surtout de ses jonctions. On ne dispose en effet pas d’un support parfaitement continu qui assure une exécution aisée de ces raccords. Lorsqu’une membrane relativement étanche à la diffusion de vapeur est intégrée entre deux épaisseurs d’isolant, en l’absence de tout autre pare-vapeur performant, la résistance thermique de l’isolant situé au-dessus (du côté froid) doit être au moins 1,5 fois supérieure à celle de l’isolant situé en dessous (du côté chaud). Cette règle se veut sécuritaire pour des bâti- 1 2 3 4 5 6 Il importe de souligner que les deux solutions proposées ci-avant auront pour conséquence une surélévation du niveau de la couverture, ce qui nécessitera l’adaptation des rives et des gouttières. 6.5.3 Ventilation nocturne et protection solaire Malgré l’isolation thermique, les espaces sous toiture sont généralement sensibles à la sur1 Ces techniques permettent l’obtention d’un très bon niveau d’isolation thermique, tout en conservant la couverture de toiture existante. ments à faible ou moyenne production d’humidité. Grâce à des simulations hygrothermiques plus précises, il est souvent possible de justifier des rapports plus faibles • un système d’isolation (panneaux sandwiches, toiture Sarking, par exemple) est rapporté par l’extérieur sur les chevrons existants, en veillant particulièrement à l’étanchéité à l’air des divers raccords (parties courantes, pied de versant, rives). L’idéal est de prévoir la pose d’un support continu (panneaux à base de bois, par exemple) sur lequel on place une membrane étanche à l’air. Ce support permet une fermeture soignée des jonctions de lés ainsi que des raccords au droit des rives et des pénétrations de la toiture. Outre l’amélioration sensible du niveau d’isolation thermique et de l’étanchéité à l’air du complexe toiture, cette technique offre l’avantage de favoriser la correction des ponts thermiques éventuels (têtes de mur non isolées, par exemple). 2 3 4 7 5 1,5 x x 9 8 9 10 11 12 1. Tuile 2. Latte de fixation 3. Chevron 4. Sous-toiture de substitution 5. Latte en bois traité 6. Liteau 7. Joint de mastic souple 8. Isolation entre les chevrons 9. Isolation sous les chevrons 10.Barrière à l’air et à la vapeur 11.Vide technique 12.Finition intérieure Fig. 13 Coupe transversale d’une toiture existante sans contre-lattes, munie a posteriori d’une isolation et d’une sous-toiture de substitution. 8 6 7 1. 2. 3. 4. 5. Nouveau chevron Nouvelle couche d’isolation Contre-latte Sous-toiture Membrane d’étanchéité à l’air et à la vapeur 6. Membrane d’étanchéité à l’air et à la vapeur éventuelle 7. Finition 8. Couche d’isolation existante 9. Chevron existant Fig. 14 Isolant posé par l’extérieur dans une nouvelle structure de toiture. Les Dossiers du CSTC – N° 2/2010 – Cahier n° 2 – page 7 CT GROS ŒUVRE chauffe estivale. Pour limiter cet inconfort, deux options complémentaires sont possibles : • réduire les apports solaires au travers des fenêtres grâce à des protections solaires extérieures • recourir au refroidissement passif, en assurant une ventilation intensive de nuit. Tirer ainsi parti de la fraîcheur des nuits d’été nécessite la présence d’ouvertures telles que des fenêtres, par lesquelles l’air pourra entrer et sortir. Pour limiter les nuisances, ces ouvertures seront idéalement dotées de moustiquaires. 6.5.4 Chauffage et refroidissement En fonction de la destination des locaux sous toiture et de la performance thermique des parois, il sera parfois nécessaire de prévoir un système de chauffage pour garantir le confort thermique des occupants (voir § 6.8.3, p. 9). Les mesures préconisées ci-avant permettent, dans la majorité des cas, en Belgique, de se passer de refroidissement actif. Dans certains contextes exceptionnels, le recours à cette technique devra cependant être envisagé. 6.6 Ventilation L’aménagement d’un grenier en espace habitable nécessite l’adaptation des dispositifs de ventilation. Les règles de l’art en la matière sont décrites dans la norme NBN D 50‑001 [4]. Le but de la ventilation est de maintenir une bonne qualité d’air à l’intérieur des locaux, en apportant de l’air frais extérieur, d’une part, et en évacuant l’air vicié par la présence et les activités des occupants, d’autre part. L’air frais est introduit dans les locaux de séjour, les chambres à coucher, les salles de jeux, les bureaux, etc. L’air vicié est extrait des cuisines, WC, salles de bains et buanderies. La ventilation permet également de limiter la teneur en humidité de l’air et de se prémunir ainsi contre les dégradations qui peuvent en résulter (moisissures, etc.). Tableau 2 Modes de ventilation possibles. Mode d’alimentation Alimentation naturelle Alimentation mécanique Mode d’évacuation Évacuation naturelle Évacuation mécanique Système A : ventilation naturelle Système C : ventilation mécanique simple flux par extraction Système B : ventilation mécanique simple flux par insufflation Système D : ventilation mécanique double flux La ventilation naturelle (système A) est généralement peu onéreuse car elle se résume principalement à la mise en œuvre de grilles de ventilation dans les façades et d’ouvertures d’évacuation débouchant en toiture (*) (voir la figure 15). Ses possibilités d’application dans un grenier peuvent toutefois être limitées par le fait que certains locaux nécessitant un apport d’air frais ne sont pas en contact avec un élément de façade. Les conditions de verticalité et de hauteur pour le débouché de l’évacuation en toiture constituent une autre contrainte importante parfois difficile à surmonter. Du point de vue énergétique, on peut regretter que l’air chaud (vicié) soit rejeté à l’extérieur sans récupération de chaleur. La ventilation mécanique simple flux par extraction (système C) diffère de la ventilation naturelle par la présence d’un ventilateur (moteur électrique) destiné à l’extraction de l’air vicié. Cette méthode simplifie généralement la réalisation de l’évacuation de l’air et rend son débit plus constant. Le système nécessite, par contre, l’achat d’un ventilateur (d’où consommation d’électricité) et une place plus importante pour le ventilateur et les conduits. La ventilation mécanique simple flux par insufflation (système B) est très peu employée en Belgique. Elle diffère de la ventilation naturelle par la présence d’un ventilateur (moteur électrique) et de conduits destinés à l’introduction d’air frais. Ce système permet de résoudre le problème de l’alimentation d’air des locaux qui ne sont pas en contact avec un élément de façade, mais requiert un investissement complémentaire et une place plus importante pour le ventilateur et les conduits, indépendamment de la consommation d’électricité nécessaire au fonctionnement du moteur. La ventilation mécanique double flux (système D) consiste à maîtriser les débits d’air par le biais d’un ventilateur de pulsion et d’un ventilateur d’extraction. Elle offre également la possibilité de récupérer la majeure partie de la chaleur de l’air vicié (de l’ordre de 80 à 90 %). Elle nécessite toutefois un investissement plus lourd et entraîne un encombrement plus conséquent (groupe de ventilation, conduits de pulsion et d’extraction). Du point de vue énergétique, la consommation des ventilateurs est largement compensée par la récupération de chaleur. Enfin, signalons l’importance du dimensionnement de l’installation, qui peut avoir une influence sur la gêne acoustique. 6.7 Amélioration du confort acoustique La norme NBN S 01-400-1 [5] définit des critères d’isolement aux bruits extérieurs à respecter lorsqu’on aménage des combles en espaces de vie. L’isolement recommandé sera fonction du niveau de bruit extérieur, de l’orientation du bâtiment et de la présence L’introduction et l’évacuation d’air peuvent être réalisées de façon naturelle ou mécanique, ce qui donne quatre combinaisons possibles résumées dans le tableau 2. Le choix du système est libre, mais doit être respecté dans l’ensemble de l’habitation. Cela signifie que, s’il existe déjà un système de ventilation, l’espace sous toiture doit être ventilé de la même façon que le reste de l’habitation. Fig. 15 Prise d’air dans un mur extérieur et bouche de rejet en toiture. (*) Voir la norme NBN D 50-001 [4] pour des informations plus détaillées. Les Dossiers du CSTC – N° 2/2010 – Cahier n° 2 – page 8 CT GROS ŒUVRE éventuelle de bruits dominants de trafic aérien ou ferroviaire. Dans tous les cas, la valeur d’isolement aux basses fréquences, mesurée sur site (DAtr), s’élève au moins à 26 dB. Dans certaines situations (chambres à coucher sous des toitures exposées à des niveaux de bruit extérieur importants, par exemple le long d’axes routiers à grande circulation), les performances demandées par la norme peuvent atteindre des valeurs d’isolement très élevées (DAtr > 45 dB). L’isolement acoustique reposant généralement sur la masse, ces critères peuvent sembler contraignants en ce qui concerne les toitures, bien souvent plus légères que les maçonneries. Grâce au principe acoustique masse-ressort-masse, on peut néanmoins atteindre des valeurs très élevées et donc répondre aux critères les plus stricts de la norme. Le bon fonctionnement du principe masseressort-masse sera assuré par la sous-toiture, par l’isolant thermique et la finition intérieure ainsi que son mode de fixation. La couverture n’aura, quant à elle, que très peu d’incidence sur l’isolement acoustique de l’ensemble. Selon ce principe, l’isolement acoustique aux bruits aériens sera d’autant plus élevé : • que la sous-toiture est lourde : des panneaux à rainures et languettes donneront un meilleur résultat qu’une sous-toiture sous forme de film • que la finition intérieure est découplée de la charpente : la pose de plaques de finition sur une ossature métallique ‘souple’ fixée à la charpente permettra de gagner plusieurs décibels d’isolement par rapport à la même finition fixée sur une ossature en bois; la conception et l’exécution des contacts périphériques seront à soigner particulièrement • que la finition intérieure est composée de panneaux souples, lourds et peu rayonnants (par exemple, une double épaisseur de plaques de plâtre revêtues de carton) • que la distance entre la sous-toiture et la finition intérieure est grande (meilleure isolation avec une finition sous les pannes qu’avec une finition entre les pannes) • que l’isolant thermique est épais et composé d’un matériau à cellules ouvertes (laine minérale, par exemple). toiture bien isolée pouvant atteindre un isolement de plus de 60 dB, on se rend bien compte que même une fenêtre de toiture avec survitrage constituera un point faible qui limitera d’office les performances d’isolement de l’ensemble de la toiture. On évitera donc autant que possible de placer des fenêtres dans les toitures où l’on vise une haute protection au bruit. 6.8 Autres interventions 6.8.1 Eclairage L’utilisation des greniers en espaces de vie implique le placement de fenêtres; selon les besoins et les possibilités; celles-ci seront disposées : • en toiture (de nombreux systèmes spécifiques ont été développés pour cet usage) • dans les murs pignons • en partie haute des façades lorsque l’architecture le permet (murs gouttereaux). Si l’implantation des fenêtres dans une façade ou un mur pignon ne pose pas de difficultés techniques particulières, celle de fenêtres de toiture nécessite une étude approfondie quant aux points suivants : • impact sur le confort thermique (déperditions thermiques en hiver et surchauffe en été) et acoustique (pluie, grêle, bruits aériens, etc.) • précautions à prendre en matière d’étanchéité à l’eau et à l’air des raccords. Afin de réduire nombre de ces problèmes, les fenêtres de toiture sont le plus souvent munies, dès le placement, de protections solaires extérieures. D’autres améliorations, abordées aux chapitres précédents, peuvent également être envisagées. On retrouvera les performances acoustiques de différentes compositions ainsi que de plus amples informations sur le sujet dans un article paru dans CSTC-Magazine [12]. En ce qui concerne les fenêtres de toiture, elles présentent des indices d’affaiblissement acoustique de l’ordre de 29 dB en version standard et de 42 dB pour les fenêtres spéciales munies d’un survitrage en usine. Une Fig. 16 Fenêtres en toiture. Les Dossiers du CSTC – N° 2/2010 – Cahier n° 2 – page 9 6.8.2 Accessibilité L’accessibilité est une matière complexe et son application, variable en fonction des régions. En ce qui concerne les locaux sous toiture, il s’agit de rester particulièrement réaliste, dans la mesure où les accès principaux des logements ne sont eux-mêmes pas toujours exempts de défauts. Il est évident que, dans ce cas, des investissements importants visant l’accessibilité des greniers n’ont que peu de sens. En ce qui concerne la législation, on peut consulter : • en région bruxelloise : le titre IV du règlement urbanistique régional [14] • en région wallonne : les articles 414 et 415 du CWATUP [16] • en région flamande : le nouvel arrêté du gouvernement flamand relatif à l’accessibilité, qui devrait être d’application depuis le 1er mars 2010 [1]. Dans l’approche globale de l’aménagement d’un grenier, il faut également tenir compte du fait que la mise en place d’un escalier, d’éléments de sécurité et d’abords réduira potentiellement les surfaces récupérables, déjà plus ou moins amputées par les pentes de toiture. 6.8.3 Chauffage, sanitaires, capteurs solaires Si une isolation thermique performante a été posée (voir § 6.5, p. 5 et suivantes), les besoins en chauffage devraient s’avérer d’autant plus faibles que le reste du bâtiment est chauffé et que l’air chaud a tendance à s’élever vers les étages. Dans cette optique, il est généralement possible, après contrôle de la puissance de la chaudière et des circuits de chauffage considérés, d’utiliser l’installation existante (souvent CT GROS ŒUVRE surdimensionnée) et d’y raccorder une boucle supplémentaire destinée au chauffage de l’étage. Au cas où la puissance disponible serait insuffisante, on devra prévoir le placement d’une chaudière supplémentaire, par exemple de type mural à ‘ventouse’ (c’est-à-dire à chambre de combustion étanche) ne nécessitant pas de cheminée traditionnelle. tallations électriques (RGIE) lors de leur mise en service ou lors de toute modification ou extension importante. C’est un organisme agréé qui doit contrôler l’installation et délivrer un certificat de conformité. Pour les installations domestiques, ce dernier doit être renouvelé, après vérification, au minimum tous les 25 ans. Si le placement d’appareils sanitaires est envisagé, il sera en général assez facile de réaliser une dérivation du circuit de distribution existant. Pour l’eau chaude, il s’agira d’évaluer si les temps d’attente ne deviennent pas trop longs (gaspillage d’eau et d’énergie) : on compte un maximum d’une dizaine de secondes pour l’évier et la douche, et de 30 secondes pour la baignoire. Dans certains cas, il sera préférable de prévoir une production d’eau chaude spécifique pour la partie rénovée, a fortiori si on projette d’installer une chaudière pour le chauffage des locaux concernés. Les éléments indispensables à une installation conforme concernent le câblage, la mise à la terre, la liaison équipotentielle, le tableau électrique et les volumes de sécurité dans les pièces d’eau. Une difficulté majeure de l’aménagement des sanitaires tient à l’évacuation des eaux usées : une évacuation gravitaire nécessite le passage d’une conduite d’un diamètre non négligeable et aussi rectiligne que possible. Si cette solution présente des difficultés, on peut ramener l’ensemble des eaux usées de l’étage vers une cuve munie d’une pompe, permettant une évacuation par une conduite de diamètre plus faible. Dans ce cas, il convient d’accorder une attention particulière à l’isolation acoustique de la pompe. Au cas où le remplacement de la couverture s’avère nécessaire, on pourrait prévoir la pose de capteurs solaires thermiques, qui participeront activement au chauffage de l’eau sanitaire et apporteront éventuellement un appoint de chauffage. Des capteurs photovoltaïques pourraient être installés en parallèle et fournir une ‘électricité verte’. 6.8.4 Installation électrique Les installations électriques doivent être conformes au Règlement général sur les ins- Par ailleurs, l’installation électrique des locaux sous toiture nécessite souvent de nouvelles lignes à partir du tableau général, qui, pour des raisons de sécurité incendie, se situe dans bien des cas à proximité de l’entrée de l’immeuble. Cette opération pourra donc présenter des difficultés ou induire des travaux connexes non négligeables pour atteindre les combles (traversée d’appartements sous-jacents, etc.). 7 CONCLUSIONS Vu le coût actuel du logement, l’aménagement des greniers est une option retenue en priorité lorsqu’on souhaite accroître les surfaces habitables. De manière générale, ce choix entraîne en effet relativement peu de contraintes techniques dans la mesure où les anciennes charpentes offrent des espaces libres importants. Dans nombre de bâtiments plus récents, l’usage des fermes préfabriquées et leur encombrement limitent ces possibilités et nécessitent des adaptations souvent importantes si l’on désire disposer d’espaces acceptables. Le fait qu’il y ait peu de contraintes techniques ne signifie pas que les travaux d’aménagement puissent se limiter à des interventions légères de pose de cloisons et de finitions. En effet, il y a lieu d’assurer au préalable une parfaite étanchéité à l’eau de la couverture, étanchéité qui implique idéalement, dans des bâtiments anciens, la pose d’une sous-toiture, rigide ou souple, après démontage de la couverture exis- Les Dossiers du CSTC – N° 2/2010 – Cahier n° 2 – page 10 tante. Ces opérations de démontage et remontage entraînent d’inévitables casses et amènent souvent à devoir remplacer une bonne partie, voire l’ensemble des matériaux de couverture, même si leur état initial semblait acceptable. On profitera par ailleurs de ces travaux importants pour contrôler l’état de la charpente et effectuer d’éventuels renforcements, s’ils s’avèrent nécessaires en raison des surcharges liées aux travaux d’aménagement (panneaux de sous-toiture, isolation thermique, acoustique, finitions intérieures, etc.). Afin d’éviter le démontage et le remontage d’éléments de toiture en bon état, il est possible d’opter pour la pose, via l’intérieur, de systèmes de sous-toiture de substitution. Même si cette solution est moins sécurisante que la pose sur les chevrons d’une sous-toiture performante, elle permet néanmoins de retarder le remplacement de la couverture et de poser une couche d’isolation thermique ainsi que des finitions intérieures. Outre l’équipement des espaces et l’étanchéité à l’eau de la couverture, l’aménagement des greniers requiert une attention tout particulière en ce qui concerne le confort thermique d’hiver et d’été. L’isolation à prévoir sera d’autant plus importante que l’inertie thermique des lieux est généralement faible. De même, le confort acoustique fera l’objet de soins proportionnels aux sources extérieures de bruit (trafic urbain, proximité d’un aéroport, etc.). On gardera à l’esprit que l’aménagement en locaux d’habitation nécessite souvent le remplacement ou l’adaptation des moyens d’accès (escalier) et des zones de recul et de sécurité correspondantes. Il faudra tenir compte de ces contraintes dans le calcul des surfaces utiles après rénovation des lieux. En ce qui concerne les autres interventions (chauffage, électricité, sanitaires, etc.), la rénovation des combles ne se différencie pas fondamentalement de travaux semblables dans le corps de bâtiment et ne devrait pas présenter de difficultés particulières. n CT GROS ŒUVRE t Bibliographie 1. Autorité flamande Arrêté du Gouvernement flamand du 5 juin 2009 fixant un règlement urbanistique flamand relatif à l’accessibilité. Bruxelles, Moniteur belge du 2 septembre 2009. 2. Bureau de normalisation NBN B 61-002 Chaudières de chauffage central dont la puissance nominale est inférieure à 70 kW. Prescriptions concernant leur espace d’installation, leur amenée d’air et leur évacuation de fumée. 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