Façades Conception Réalisation Construction Physique du bâtiment Ecologie La bonne enveloppe La pierre suisse et sa force naturelle Sommaire La façade: davantage qu’un bel habit 3 L’élément le plus important d’une maison 4 La physique de la construction des façades 6 Protection thermique 8 Ponts thermiques 10 Protection contre l’humidité 12 Protection contre l’incendie 14 Protection acoustique 16 Utilisation de la lumière du jour 18 Protection thermique en été 20 Ecologie22 Isolation thermique extérieure crépie 24 La façade compacte dans la construction massive 26 Et lors d’un assainissement 27 Système de crépi à couche épaisse 28 Façade compacte dans la construction en bois 29 Façade ventilée 31 Le fibrociment 32 Panneaux Rockpanel 34 Le bois et les dérivés du bois 36 Les métaux 42 La pierre naturelle 46 Façades en verre 49 Façades en verre avec laine de pierre visible 50 Enveloppe filigrane en matière synthétique 52 Mur apparent 55 La façade usine électrique 59 La technique pour la construction durable 63 Un projet phare à Flums 65 Annexe67 Impressum Editeur: Flumroc SA, 8890 Flums www.flumroc.ch Texte, mise en page, production: Faktor Journalisten AG, 8005 Zurich www.fachjournalisten.ch Version française: www.adapteam.ch La façade: davantage qu’un bel habit La façade définit l’aspect extérieur d’une maison. Qu’il soit extravagant ou sobre, le matériau choisi est de toute première importance. Mais les façades sont bien davantage que de belles enveloppes: elles ont une fonction clé du point de vue de la physique du bâtiment. Les façades qui répondent au standard technique le plus récent sont soumises à des exigences de construction élevées. Les matériaux utilisés pour l’isolation thermique, pour la sous-construction et pour l’enveloppe extérieure doivent parfaitement s’harmoniser. Si tel est le cas, on aura un système qui fonctionnera pendant des décennies et un bâtiment qui aura une esthétique attractive. La présente brochure décrit quels matériaux, formes et couleurs peuvent entrer en ligne de compte pour construire des façades de qualité. Outre des critères relevant de la physique du bâtiment, l’écologie des constructions est un thème central, car la durabilité d’une construction est une tâche commune. Les aides à la planification présentées ci-après contiennent de précieuses informations utiles. 3 L’élément le plus important d’une maison Des millions de mètres carrés Parts de marché L’élément de construction qu’est la façade n’a cessé de gagner en importance ces dernières années. On constate en effet un véritable changement de paradigme, conséquence de la crise pétrolière du début des années 70. Le message que porte la diminution des sources énergétiques est clair: une protection thermique lacunaire ne saurait être compensée par une mise à niveau des installations techniques, ou seulement si l’on délaisse les principes écologiques. La façade n’en est donc devenue que plus importante: c’est là en effet, dans ces quelques centimètres qui habillent l’extérieur d’une maison, que se manifeste la qualité d’un objet. Si l’on parvient à optimiser cet élément de construction essentiel, l’énergie nécessaire pour chauffer ou climatiser sera réduite au minimum, tout en créant une ambiance agréable. La statistique établie par Wüest & Partner/Baublatt Infodienst ne relève pas de grands changements au niveau des matériaux utilisés pour les façades. La façade crépie occupe depuis des années une part de marché de 60 %, quoique l’on constate une légère tendance à la baisse. Le bois, les façades rideaux ainsi que les façades en verre/ métal gagnent certes un peu de terrain, mais occupent encore et toujours une part de marché modeste. La pierre et la brique de parement conservent le même niveau (Illustration 1). Conception, physique du bâtiment et coûts Ce développement a généré une très grande diversité de matériaux et de solutions pour les façades. Il s’agit en premier lieu, lors de la planification et durant la phase de projet, d’évaluer les aspects esthétiques, physiques et financiers des différentes solutions envisagées, afin de pouvoir choisir en toute connaissance de cause. Retard dans l’assainissement? L’Office fédéral de la statistique (OFS) a recensé en 2010 près de 1,4 million d’immeubles d’habitation en Suisse, soit 945 110 maisons individuelles et 419 723 maisons à plusieurs logements (les immeubles de bureau, industriels et artisanaux ne sont pas répertoriés par l’OFS). La surface totale des façades devrait représenter quelques centaines de millions de mètres carrés. Avec un taux de rénovation annuel de 1,6 %, que l’EPF de Zurich estime nécessaire pour éviter un retard dans l’assainissement, plusieurs millions de m2 de façade devraient être rénovés chaque année. Part de marché 80% Crépi Bois 70% Pierre/brique de parement 60% Verre/métal 50% Façade rideau 40% 30% 20% 10% 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 Année 4 Illustration 1: Parts de marché des matériaux utilisés pour les façades des nouvelles constructions, de 2001 à 2011. Source: Baublatt Info-Dienst; Wüest & Partner Illustration 2: Rangée d’immeubles en milieu urbain. On remarque bien les différences de profondeurs des façades (assaini / non assaini). 5 La physique de la construction des façades La façade d’un bâtiment constitue l’interface entre l’environnement et les utilisateurs. Elle doit donc relever des défis importants, qui peuvent également entraîner des conflits au niveau des buts recherchés. La partie en vitrage d’une façade est un bon exemple de conflit de ce type, puisqu’elle est censée permettre une utilisation optimale de la lumière du jour, mais représente en même temps un danger de surchauffe, en particulier si l’on prend en compte les changements climatiques actuellement pronostiqués. Pour construire une façade optimale selon l’emplacement choisi et l’utilisation prévue, il est important d’observer strictement les critères de la physique de la construction. Le tableau ci-dessous en présente les principaux. Source: TU München Intérieur Façade Extérieur Eclairage Parts de vitrage Rayonnement solaire Eblouissement Vue Protection solaire Verre de protection solaire Protection contre l’éblouissement Température ambiante Isolation thermique Température des surfaces extérieures Température de l’air extérieur Fenêtre de protection thermique Masses d’accumulation Température de Aération des fenêtres Qualité de l’air l’air frais Qualité de l’air Appareils intégrés dans la façade Charge sonore Protection phonique Sources phoniques Vitesse de l’air Protection de convection Vent Illustration 3: La façade et les exigences auxquelles elle doit faire face. 6 Illustration 4: Construction compacte dans un contexte urbain, comme par exemple cet immeuble d’habitation à la Schaffhauserstrasse à Zurich. 7 Protection thermique Les directeurs cantonaux de l’énergie veulent des maisons plus efficientes Les exigences légales s’orientent vers le modèle de prescriptions énergétiques des cantons de 2008. Ces dernières seront encore plus sévères à partir de 2014. De l’avis des directeurs cantonaux de l’énergie, les nouveaux bâtiments doivent, dès 2020, «autant que possible subvenir à leurs propres besoins en chaleur». Un objectif qui n’est envisageable qu’avec des constructions bien isolées, comme une simple estimation le montre. Les maisons répondant à un standard d’isolation basé sur les prescriptions légales de 1980 devraient afficher une surface de toit trois fois plus grande pour couvrir leur propre besoin en chauffage. Ce n’est qu’avec une bonne isolation que l’on pourra avoir une surface solaire utile réduite et donc financièrement abordable. Proche de zéro Pour respecter les limites légales imposées aux nouvelles constructions, il est nécessaire d’avoir des épaisseurs d’isolation de 20 cm environ. Cette valeur sera de 14 cm pour les rénovations et les transformations. Ces valeurs correspondent presque au niveau Minergie. Le durcissement prévu des prescriptions relatives à l’isolation thermique les rap- prochera en outre du standard Minergie-P. Cette approche correspond à la tendance constatée au niveau européen. L’UE entend en effet imposer le principe «Nearly Zero Energy Buildings» pour toutes les nouvelles constructions à partir de 2020. L’énergie nécessaire pour couvrir le besoin restant doit provenir de sources renouvelables. Courant d’air froid le long des murs extérieurs La norme SIA 180 «Isolation thermique et protection contre l’humidité dans le bâtiment» exige que le confort thermique doit être assuré en toutes saisons et pendant la durée d’occupation des locaux dans la zone de séjour. Selon la norme SIA 180, cette zone de séjour correspond à l’ensemble de la surface utile d’un local, à l’exception d’une zone de 0,5 m. à proximité des parois. Pour les fenêtres, la distance entre la zone de séjour et la face intérieure doit être de 1,0 m. La SIA se réfère ainsi au courant d’air froid qui se propage le long des parois extérieures et des fenêtres, resp. des portes-fenêtres. Ce courant d’air est négligeable lorsqu’il s’agit de bâtiments bien à très bien isolés, étant donné que la température des surfaces intérieures est suffisamment élevée. Tableau 1: Epaisseur d’isolation optimisée pour minimiser les coûts Isolation minimale Isolation optimale Isolation surdimensionnée Nécessite de grandes surfaces solaires Réduit les surfaces solaires néces- Permet certes de petites surfaces pour couvrir les besoins. saires pour couvrir les besoins et solaires pour la couverture des besoins, permet des constructions simples. mais signifie toutefois une construction plus coûteuse (suspension, etc.). Coûts totaux élevés Coûts moindres Coûts totaux plus élevés Tableau 2: Loi sur l’énergie: Exigences posées à la valeur U des constructions Nouvelles constructions * Parois et sols: 0,28; ** Parois et sols: 0,30 8 Rénovations et transformations Eléments directement Eléments adjacents Eléments directement Eléments adjacents exposés au climat à des locaux non exposés au climat à des locaux non extérieur chauffés extérieur chauffés Eléments opaques 0,17 W/(m2 K) 0,25 W/(m2 K) * 0,25 W/(m2 K) 0,28 W/(m2 K) ** Epaisseur d’isolation 20 cm 14 cm 14 cm 12 cm Fenêtre 1,3 W/(m2 K) 1,3 W/(m2 K) 1,0 W/(m2 K) 1,3 W/(m2 K) Fenêtre avec radiateur 1,0 W/(m2 K) 1,3 W/(m2 K) 1,0 W/(m2 K) 1,3 W/(m2 K) Asymétrie de rayonnement Le confort d’une pièce dépend également d’une éventuelle asymétrie de la température de rayonnement. Si une paroi extérieure émet un rayonnement froid à l’intérieur, il en résulte en général une telle asymétrie par rapport aux parois intérieures chaudes. L’illustration 5 indique le nombre d’insatisfaits en raison de l’asymétrie de température. Le pourcentage d’insatisfaits est très élevé lorsque les différences de température sont importantes. Les asymétries en raison des parois chaudes sont considérées comme moins critiques. Pourcentage d’insatisfaits 100 % Paroi froide 10 % Paroi chaude 1% 0 5 10 15 20 25 Asymétrie de rayonnement en K 30 35 Illustration 5: Part d’insatisfaits en % selon l’asymétrie de la température de rayonnement en K. Source: SIA 180 Epaisseur de la couche d’isolation thermique pour des valeurs U variables λD resp. λres [W/(m K)] Laine minérale entre structure porteuse en bois 50 45 40 Laine minérale 0,04 35 Laine minérale 0,035 30 25 20 15 10 Panneaux isolants sous vide PIV 5 0 0,30 PIV pour dWD jusqu’à 25 mm PIV pour dWD dès 30 mm 0,25 0,20 Valeur U [W/(m2 K)] 0,15 0,10 Et dans la protection des monuments historiques? D’autres mesures d’assainissement sont indiquées dans de rares cas, comme par exemple pour des bâtiments protégés, où l’on privilégiera l’isolation des combles, resp. du toit, ainsi que des plafonds de cave. On pourra également opter pour une isolation à l’intérieur. L’isolation de la surface intérieure d’éléments de construction externes doit toutefois être soigneusement planifiée afin d’empêcher que l’humidité ne pénètre dans la construction. La mesure la plus importante sera ici de séparer la construction elle-même de la pièce qui doit être protégée contre l’humidité. Il s’agira donc de poser un pare-vapeur ou une barrière-vapeur avec une étanchéité à l’air conséquente du côté de la pièce. Forte diminution des coûts accessoires: les coûts de base pour la planification, le montage, le revêtement et les échafaudages sont relativement élevés et totalement indépendants de l’épaisseur de l’isolation. En d’autres termes, il est très avantageux d’ajouter les centimètres d’isolation supplémentaires nécessaires, puisque pratiquement seuls les coûts du matériau entrent encore en ligne de compte dans ce cas. Cette règle ne s’applique toutefois plus (ou moins) lorsque l’épaisseur d’isolation choisie nécessite que l’on adapte la sous-construction. Illustration 6: Valeurs U selon l’épaisseur et le type de matériau isolant. Une valeur U de 0,2 W/(m2 K) peut être obtenue avec une couche continue d’isolation de 16 cm. Intégrée dans une structure porteuse en bois, la même épaisseur d’isolation affiche une valeur U de 0,28 W/(m2 K) seulement. Source: Minergie-P 9 Ponts thermiques Les éléments de fixation qui maintiennent la couche d’isolation entraînent des pertes dues aux ponts thermiques ponctuels ou linéaires qu’ils induisent. Lorsque les éléments de construction extérieurs sont bien isolés, le pourcentage de la perte globale de chaleur due aux ponts thermiques peut être sensiblement plus importante que celle de la surface des éléments de construction. L’influence des éléments de fixation peut être telle qu’il n’est pas possible d’obtenir des maisons à faible énergie, resp. Minergie P, comme le montre l’illustration 9: dans une maison isolée selon les prescriptions modérées de la loi sur l’énergie, les ponts thermiques représentent 60 % de la perte de chaleur de la surface construite continue. Pour une maison Minergie-P, cette perte doit être plus du double pour quantifier la perte totale. Les calculs se réfèrent à une façade ventilée comportant deux consoles en alu par m2. L’illustration 10 représente une fixation avec de très bonnes propriétés. Une telle configuration est possible Toiture plate avec bord de toiture grâce à une console d’isolation thermique qui traverse la couche isolante. La suspension en forme d’épée est en plastique renforcé de fibres de verre. Les profils en alu thermoconducteur sont disposés du côté chaud, resp. froid, et traversent à peine la couche isolante. Le nombre des consoles par unité de surface dépend du poids du revêtement de la façade. Pour des matériaux classiques tel le fibrociment, il faut 1,5 à 2 consoles par m2. Une telle fixation est pratiquement exempte de pont thermique. Ponts thermiques géométriques La SIA distingue entre les ponts thermiques géométriques et les ponts thermiques constructifs. Selon la norme SIA 380/1, les ponts thermiques géométriques peuvent, moyennant une isolation thermique continue (p.ex.: angles de bâtiment), être négligés dans le calcul des besoins de chaleur de chauffage. Les ponts constructifs doivent en revanche être optimisés et pris en compte dans ce calcul. Enveloppe thermique du bâtiment Détail du raccord avec indications supplémentaires Négligeable en cas d’exécution courante Toiture plate avec avant-toit, mur d’acrotère et bord de toiture Jonction mur extérieurs/ dalle des combles Chassis de fenêtre avec caisson store Chassis de fenêtre Dalle de balcon Dalle d’étage Pied de façade sous-sol chauffé Pied de façade sous-sol non chauffé Jonction mur extérieurs dans sous sol Jonction de mur au plafond du sous-sol Jonction de mur au sous-sol Illustration 7: Une vue d’ensemble des points faibles d’un bâtiment permet de constater une grande variété de ponts thermiques, dont bon nombre se trouvent dans les façades. Source: Element 29/EnFK 10 Les principaux ponts thermiques résultent des fenêtres ainsi que de ses éléments de construction que sont l’embrasure, le linteau avec caisson de store et la tablette de fenêtre. Dans les nouvelles constructions, ces parties de la façade peuvent en général être construites de manière optimale, de telle sorte que l’effet des ponts thermiques reste limité. Il en va autrement pour les rénovations. L’embrasure et le linteau restent alors d’importants ponts thermiques, car il n’est guère possible de dimensionner suffisamment l’isolation. Installations Les ponts thermiques et, plus encore, les ponts de convection constituent également des éléments de construction qui traversent la façade, comme par exemple les chevrons situés au niveau des égouts d’une maison ou des installations techniques telles que les manivelles des stores. Afin de minimiser ces ponts thermiques, on ajoute à la construction un plan d’installation, en règle générale du côté de la pièce où se trouve l’isolation thermique et la structure primaire. Cela n’empêche pas toutes les pénétrations, mais leur nombre en sera sensiblement réduit. Quant à la manivelle de store, elle est de plus en plus remplacée par un système électrique. Illustration 8: Une thermographie du bâtiment permet d’en constater les points faibles. Les caissons de stores et les embrasures des fenêtres forment souvent des ponts thermiques particulièrement efficaces. Epaisseur de la couche d’isolation (cm) 25 Eléments de construction dans le contexte Minergie-P: une perte d’énergie supérieure à un facteur 2,2 20 6 15 5 4 10 Eléments de construction dans le contexte «loi sur l’énergie»: une perte d’énergie 5 0 supérieure à un facteur 1,6 0 0,1 0,2 avec 2 consoles alu par m2 de paroi Sans pont thermique 0,3 0,4 0,5 0,6 Valeur U d’une paroi [W/(m2 K)] Illustration 9: Valeurs U des couches d’isolation thermique avec ponts thermiques (rouge) et sans ponts thermiques (jaune). Il n’est pas possible de réaliser des constructions très bien isolées avec des ponts thermiques importants. Source: Rapport final Empa n° 158 740 0,7 0,8 3 2 1 1 Crépi intérieur 2 Paroi porteuse, p.ex. briques 3 Couche d’isolation thermique en laine minérale 4 Espace de ventilation 5 Revêtement de la façade 6 Console d’isolation thermique (en matière plastique renforcée de fibres de verre) Illustration 10: Coupe verticale d’un élément de construction extérieur avec sous-construction limitant la déperdition (consoles d’isolation thermique en plastique). Source: Minergie-P 11 Protection contre l’humidité L’eau et les édifices Eau de condensation L’eau provoque en général des dégâts dans les bâtiments, et ce, indépendamment de l’utilisation quotidienne qu’en font les usagers. En effet, l’eau se présente sous cinq formes différentes à l’intérieur d’une maison, dont quatre ont un impact direct sur les façades, à savoir: ]] la pluie battante contre les façades ]] l’humidité relative dans l’air ambiant ]] la condensation sur les surfaces intérieures ]] la vapeur d’eau et/ou la condensation à l’intérieur de la construction ]] les eaux souterraines dans les sous-sols Des parois extérieures non protégées peuvent être attaquées par des moisissures. La raison en est simple: pour un confort de vie et de travail normal avec une humidité relative de 50 % et une température ambiante de 20 °, il y a risque de condensation à proximité des parois. Ce risque résulte d’une humidité relative de 80 % le long de la paroi extérieure, qui est due à la température intérieure des surfaces qui est de 12,6 ° lorsque la température ambiante est de 20 °C et la température extérieure de -10 °C (Illustration 11). Seule une isolation ultérieure de la paroi extérieure permet d’éviter ce phénomène. Extérieur 12 °C 13 °C Angles Paroi Intérieur 20 °C -10 °C Illustration 11: Les angles des bâtiments fonctionnent comme des nervures de refroidissement; ils sont donc considérés comme des ponts thermiques géométriques. Lorsque l’isolation est insuffisante et que les températures extérieures sont basses, la température à la surface intérieure de la paroi extérieure non protégée peut descendre en dessous du point de condensation. Il en résulte donc un danger de formation d’eau de condensation sur les surfaces supérieures de la construction. Illustration 12: Constructions avec des zones de condensation typiques. La règle qui prévaut est la suivante: la condensation touche principalement le côté froid d’un élément de construction isolé. Dans la mesure où une paroi homogène est construite sans isolation thermique séparée, la paroi fonctionne comme un élément isolant et présente donc des zones de condensation typiques. Les façades ventilées sont moins exposées à ce niveau, car elles sont conçues de manière à évacuer la vapeur d’eau grâce à la couche d’air adjacente. Pour garantir une construction saine, deux conditions essentielles doivent être remplies: elle doit être étanche à l’air et avoir une isolation thermique suffisante. La norme SIA 180 stipule ce qui suit à ce propos: en hiver, la vapeur d’eau peut se condenser dans les parties froides des éléments de construction non étanches, puis être transportée avec l’air qui passe par les fuites du bâtiment. «La quantité d’eau de condensation ne doit causer aucun dégât à la construction.» Un simple exemple de calcul montre que ce danger est bien réel: 1 m3 d’air à 20 °C et 50 % d’humidité relative contient plus de 3 g d’eau de condensation en transition à 0 °. Dans un attique, un seul m2 de plafond lambrissé sans étanchéité à l’air peut produire 300 g d’eau de condensation par jour! Dans une construction, la couche d’étanchéité à l’air devrait en principe être appliquée du côté chaud de l’isolation thermique. La feuille de protection contre la convection est souvent combinée avec le pare-vapeur, resp. la barrière-vapeur. Parois homogènes avec Isolation thermique intermédiaire Isolation thermique externe Isolation thermique interne couche de finition externe 12 Illustration 13: Immeuble résidentiel au Freihofweg à Aarau. 13 Protection contre l’incendie Principes généraux Construction en bois de plusieurs étages Un objectif important de la protection contre l’incendie est la circonscription d’un incendie ainsi que la configuration des voies de fuite. Des compartiments coupe-feu séparent des locaux et des groupes de locaux qui sont ainsi entourés de parois et de plafonds présentant une durée de résistance au feu de 90 minutes au moins. Etant donné que les dispositions relatives à la protection incendie des constructions dépendent beaucoup de la taille, de la forme et de la réalisation d’une maison, les mesures nécessaires doivent être planifiées et mises en œuvre en fonction de l’objet lui-même. L’Association des établissements cantonaux d’assurance incendie (AEAI), à Berne, ainsi que les autorités communales responsables des autorisations de construire (et le chargé de la protection incendie compétent) fournissent toutes les informations utiles à ce sujet. Pour les constructions en bois de plus de quatre étages, il faut soumettre un concept de protection incendie établi par un ingénieur accrédité, spécialisé dans la construction en bois. La protection incendie des façades est essentiellement déterminée par la spécificité des éléments de construction extérieurs qui recouvrent habituellement plusieurs compartiments coupe-feu. Cette configuration est typique dans un immeuble d’habitation ou de bureaux à plusieurs étages: les différents étages ou appartements constituent des compartiments coupe-feu qui sont reliés par une façade commune. Afin d’appliquer de manière conséquente le principe de la séparation de ces compartiments, les façades en matériau combustible doivent respecter cet impératif de séparation. Cette configuration spécifique s’impose particulièrement pour les façades en bois et en produits dérivés du bois. En d’autres termes, les façades en bois d’objets de plusieurs étages sont réparties en compartiments coupefeu par le biais de mesures architecturales ad hoc. Le même principe s’applique en général pour les matériaux isolants intégrés dans les parois extérieures. Cette règle ne s’applique naturellement pas aux constructions isolées avec de la laine minérale, pour autant que le revêtement soit également incombustible. L’espace de ventilation fait que les matériaux isolants sont soumis à un risque incendie plus important. Ce risque peut être fortement accentué par des matériaux de construction combustibles adjacents, par exemple des matériaux dérivés du bois. Les matériaux isolants non combustibles comme la laine de pierre réduisent dans tous les cas fortement la charge incendie d’une construction, et ce, indépendamment des autres matériaux utilisés. 14 Les matériaux de construction sont classés selon leur comportement au feu, qui est déterminé par leur incombustibilité et la densité de fumée. L’incombustibilité et la vitesse de combustion déterminent quant à elles l’indice d’incendie. Ce classement est établi sur la base de tests réalisés par des instituts indépendants, par ex. l’EMPA. L’Association des établissements cantonaux d’assurance incendie (AEAI) et la norme européenne utilisent différents indices d’incendie pour établir ce classement. Selon la terminologie suisse, les matériaux «incombustibles» et «quasi incombustibles» ont un indice d’incendie de 6, resp. de 6q. Les produits Flumroc sont classés de cette manière. Afin de diminuer leur combustibilité, les fabricants mélangent les matériaux avec des composants anti-incendie qui certes freinent la propagation du feu, mais qui sont également hautement toxiques. La toxicité de certains de ces composants est si élevée que l’UE prévoit leur interdiction totale. La pierre ne brûle pas. La laine de pierre non plus! Ce matériau isolant reste stable de forme jusqu’à 1000 °C. A une telle température, la pluspart des matériaux isolants fondent. Les matériaux de construction combustibles contribuent donc beaucoup à la charge d’incendie d’une maison. La laine de pierre offre non seulement une bonne protection thermique et contre l’humidité, mais également contre l’incendie. Illustration 14: Cette imposante tour d’habitation située à La Tour (Valais) ne correspond pas aux prescriptions actuelles en matière de protection incendie. 15 Protection acoustique Une bonne isolation phonique est de toute première importance pour le confort de vie et de travail. Cela concerne notamment et surtout les façades. Il ne s’agit pas seulement ici d’optimiser la partie plane d’une façade, mais également d’éliminer les ponts acoustiques, resp. de réduire leurs effets. Et ce ne sont pas les ponts acoustiques qui manquent dans une façade traditionnelle. En effet, comme pour les ponts thermiques, le son est transmis de manière particulièrement efficiente via les liaisons rigides que comporte cet élément de construction, à savoir les fixations, les sous-constructions, les ouvertures pour les installations et les caissons de stores. Il convient donc d’optimiser l’isolation phonique aux endroits les plus sensibles de la façade (et du toit). et la résonance de couplage. Selon la loi de masse, l’efficacité de la protection acoustique est proportionnelle à la masse surfacique de la construction. Les éléments de construction lourds présents dans la façade constituent donc une protection efficace contre le bruit. L’effet de coïncidence se manifeste dans des éléments de construction où l’onde sonore incidente coïncide avec l’onde de flexion de l’élément en question. La mise en place d’un parement supplémentaire permet d’atténuer cet effet. La résonance de couplage, enfin, apparaît lorsque les éléments de construction sont reliés par des lames d’air ou des systèmes de liaison. Des matériaux avec des pertes inertes élevées, comme les produits en laine minérale, réduisent la résonance de couplage. Le son est une énergie ondulatoire mécanique dont l’ampleur diminue en fonction de la distance qui sépare la source du récepteur. Une bonne protection acoustique d’une façade requiert principalement deux mesures importantes: premièrement, les ponts acoustiques doivent être réduits au minimum et, deuxièmement, les matériaux utilisés, à savoir les matériaux d’isolation thermique et les éléments de construction «qui avalent le son», doivent afficher des pertes internes élevées. Ces éléments sont en règle générale également fabriqués à partir de matériaux d’isolation thermique. Des limites sévères Trois effets importants La propagation du son dépend en particulier de trois phénomènes physiques: la loi de masse, l’effet de coïncidence Le tableau 3 indique les exigences relatives à la protection contre le bruit venant de l’extérieur, selon la norme SIA 181 «Protection contre le bruit dans le bâtiment». Les exigences minimales s’appliquent de manière générale et les exigences élevées pour des propriétés par étages et dans le cadre de conventions spécifiques. En règle générale, ce sont les exigences élevées qui doivent être respectées pour les propriétés par étages et les maisons individuelles. La différence de 3 dB, relativement modeste, par rapport au seuil standard ne devrait pas dissimuler le fait que, sur la base de l’échelle logarithmique, la protection mise en place selon les normes plus sévères est nettement plus efficace. Tableau 3: Protection contre le son venant de l’extérieur: exigences selon la norme SIA 181 Dérangement dû au bruit extérieur Faible à modérée forte à très forte A l’écart des transports, Dans le voisinage des transports ou d’entre- pas d’entreprises bruyantes prises bruyantes Charge sonore Lieu de réception Remarque: Les exigences minimales sont indiquées en caractères gras, les exigences renforcées en caractères normaux. Source: Norme SIA 181 16 Période d’évaluation Jour Nuit Jour Nuit Niveau d’évaluation 60 dB 52 dB 60 dB 52 dB Sensibilité au bruit Exigences relatives à la protection contre le bruit venant de l’extérieur (différence de niveau sonore standard) faible 25 dB/22 dB Lr –35 dB/–38 dB Lr –27 dB/–30 dB moyenne 30 dB/27 dB Lr –30 dB/–33 dB Lr –22 dB/–25 dB élevée 35 dB/32 dB Lr –25 dB/–28 dB Lr –17 dB/–20 dB Parois porteuses extérieures Isolation acoustique aérienne R’w + Ctr (dB) 35 40 45 50 55 60 Brique de terre cuite de 17,5 cm Isolation thermique extérieure crépie avec isolant fibreux (laine minérale) Béton armé de 18 cm ou brique de terre cuite de 20 cm Calmo Isolation thermique extérieure crépie avec isolant fibreux (laine minérale) Brique de terre cuite de 17,5 cm Isolation thermique extérieure avec isolant fibreux (laine minérale) et revêtement de façade ventilé Béton armé de 18 cm ou brique de terre cuite de 20 cm Calmo Isolation thermique extérieure avec isolant fibreux (laine minérale) et revêtement de façade ventilé Double mur avec isolation intermédiaire avec isolant fibreux (laine minérale) Mur en briques, isolation thermique Constructions légères à structure en bois (isolation thermique entre cadres en bois) avec revêtement interne et externe ainsi que revêtement de façade ventilé Illustration 15: Parois extérieures classiques avec des valeurs d’isolation acoustique atteignables. Source: Element 30 17 Utilisation de la lumière du jour La façade cache une contradiction: elle devrait en effet séparer le plus efficacement possible les pièces d’habitation et les locaux de travail du climat extérieur tout en créant un lien entre l’intérieur et l’extérieur, que ce soit pour la vue ou pour l’aération. Un grand écart qui est désormais possible avec des fenêtres très bien isolées. Ces dernières devraient donc également comporter des cadres minces afin de laisser passer le maximum de lumière du jour. Un tel cadre présente également des avantages sur le plan énergétique, car le vitrage protège mieux de la perte de chaleur que les cadres tout en permettant un apport solaire plus élevé. Si les pièces sont ombragées par d’autres bâtiments, comme cela est notamment le cas dans les centres villes et les quartiers à haute densité, la position dans une pièce peut être calculée lorsque le ciel est encore visible à hauteur de table. Ce point est appelé «Position of no Skyline». Entre celui-ci et la fenêtre, il y a suffisamment de lumière du jour disponible; en-deçà, la lumière naturelle nécessaire pour le travail usuel est insuffisante. Pour évaluer si une pièce reçoit suffisamment de lumière du jour, on utilise la règle des 30 °. Celle-ci permet de voir que la hauteur de l’allège ne joue pratiquement aucun rôle. Sont en effet pertinentes ici la position et la forme du linteau, resp. des éventuels encorbellements. S’applique ensuite la règle d’or suivante: la profondeur de la lumière du jour correspond environ au double de la hauteur entre le plancher et le linteau. Position of no-skyline 0,85 m Illustration 16: Détermination de la «Position of no-skyline» dans une pièce de travail. Source: Licht im Haus Zones fonctionnelles Zone de lumière du jour Cette zone garantit l’éclairage naturelle en profondeur; le moins d’ombragement possible afin de faciliter la diffusion de la lumière; si une aération transversale est recommandée pour rafraîchir les pièces durant la nuit, le vantail devrait pou- 30° H voir s’ouvrir, car cette position permet une meilleure thermique. Zone de vue 2H Cette zone garantit le contact visuel avec l’extérieur, une variation de surfaces opaques et transparentes est judicieuse dans ce contexte; un ombragement extérieur est recommandé afin de limiter l’apport solaire et d’empêcher le rayonnement de frapper directement les usagers; un pare-soleil tamisé à l‘intérieur augmente le confort. 30° H Zone d’allège Cette zone garantit une protection contre la vue depuis l’extérieur; importance marginale pour l’utilisation de la lumière du jour; peut donc être constituée d’un élément de construction opaque; convient pour le placement d’appareils de ven- 2H tilation décentralisée (intérieur) ou de surfaces solaires (extérieur). Tableau 4: Les zones fonctionnelles des façades. Source: Lehrstuhl für Bauklimatik und Haustechnik, Technische Universität München 18 Illustration 17: Application de la règle des 30 ° pour estimer la quantité de lumière du jour dans une pièce. Source: Licht im Haus Illustration 18: La lumière du jour comme critère de confort. 19 Protection thermique en été Ce n’est qu’à première vue que la protection thermique et l’utilisation de la lumière naturelle semblent s’opposer. En effet, les pièces avec une profondeur qui correspond à deux fois la hauteur intérieure entre le plancher et le linteau, et qui sont donc, de ce fait, suffisamment pourvues de lumière du jour, peuvent être protégées de la chaleur excessive de l’été. Cinq règles s’appliquent dans ce contexte: ]] une part de vitrage modérée dans la paroi extérieure: façade trouée de fenêtres de grande qualité ]] parties vitrées placées en hauteur, par exemple au niveau du linteau ou des lanterneaux ]] pourvues d’une protection solaire très efficace et placée à l’extérieur ]] garantir la commande de la protection solaire (stores réglables au moyen d’un moteur) ]] les masses d’accumulation réduisent les pointes de température Les façades avec une part de vitrage importante représentent toutefois également un risque de surchauffe. Avec des températures moyennes en augmentation, comme la science le prévoit, le problème ne cesse de s’accentuer. On peut en déduire une règle simple: les façades trouées conventionnelles avec une part de vitrage de moins de 50 % et des fenêtres bien placées donnent de très bons résultats au niveau confort et besoin énergétique. «Bien placé» signifie que les éléments de constructions trans- parents sont situés autant que faire se peut dans la partie supérieure de l’étage, c’est-à-dire au niveau du linteau. On peut utiliser ainsi la lumière naturelle également pour les pièces internes qui sont éloignées de la façade. Dans la mesure où la part de vitrage d’une façade est supérieure à 40 % la transmission énergétique globale des éléments de construction devrait être réduite, en règle générale avec des stores placés à l’extérieur (Illustration 21). La protection qu’offrent des stores placés à l’intérieur est nettement moins efficace (Illustration 20). Les ombragements fixes sont également efficaces, même si ces derniers ne sont pas du tout souhaités. En effet, pendant la période de transition et les périodes de chauffage, les rendements thermiques solaires couvrent une part importante des pertes de chaleur. Un ombragement fixe n’est judicieux que pour des façades qui sont orientées plein sud, car il protège ces dernières du rayonnement solaire direct pendant la période chaude. Même pour un ombragement fixe, il faut prévoir une protection solaire mobile, car sinon il pourrait y avoir des surchauffes, par exemple lors d’une journée d’octobre ensoleillée. En résumé: Dans les maisons d’habitation, la part de vitrage ne devrait pas excéder 60 à 70 %, tandis que dans les pièces d’angle, un taux de 50 % est déjà considéré comme élevé. Coefficient de transmission d’énergie globale g 0,5 13% 0,4 6% 27% 46% 0,3 Nord 0,2 Nord-est, Nord-ouest 0,1 17% 14% 27% 54% 13% avec store intérieur 16% 5% 48% 86% 14% avec store extérieur Est, Sud-est, Sud, Sud-est, Ouest 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Part de vitrage de la façade fg Illustration 19: La transmission d’énergie globale exigée dépend de la part de vitrage que comporte une façade. Source: norme SIA 382/1 20 Illustration 20: Comparaison entre la protection qu’offre des stores intérieurs et extérieurs. Au lieu de 54 %, l’apport solaire n’est plus que de 14 % du rayonnement. Pour un rayonnement de 1 kW par m2 de façade, comme cela peut être le cas lors d’une journée estivale chaude, la différence est de 400 W par m2. Illustration 21: Protection contre le rayonnement solaire sur une façade sud Tableau 5: Part de vitrage maximale pour les pièces avec fenêtres sans ombragement fixe Commande manuelle Commande automatique Module Protection solaire avec capteur de rayon- Minergie et module nement Fenêtres Minergie Masse d’accumulation thermique suffisante élevée moyenne élevée moyenne élevée moyenne Seule une façade avec fenêtres 70 % 60 % 90 % 70 % 100 % 80 % 50 % 40 % 70 % 60 % 70 % 70 % Pièce d’angle avec fenêtres sur les deux façades Remarque: Exigences selon Minergie pour les immeubles d’habitation concernant la protection thermique durant l’été. Pour les constructions usuelles, il faut compter avec une masse d’accumulation thermique moyennement efficace. 21 Ecologie Il s’agit, lors de la conception d’une façade, de réduire au minimum la consommation des ressources et de l’énergie, les déchets non recyclables et les émissions toxiques. La réalisation a un impact immédiat sur la qualité écologique d’une enveloppe de bâtiment, tout comme la forme de la construction ou le choix de la sous-construction. L’utilisation parcimonieuse des ressources est un principe important de la construction écologique. Les sous-constructions en bois sont avantageuses du point de vue de leur bilan écologique et se basent sur une matière première renouvelable. L’utilisation de bois extra-européens devrait se faire exclusivement avec des produits certifiés. Mais la compatibilité écologique d’une façade ne s’arrête pas à son bilan écologique; il faut en effet favoriser des circuits fermés en matière de ressources. L’utilisation de béton recyclé permet par exemple d’économiser sur les réserves locales de gravier. C’est pour les éléments de construction métalliques que le recyclage améliore sensiblement le bilan écologique d’une façade. Par exemple, l’énergie nécessaire pour une sous-construction en aluminium recyclé ne représente que 10 % de celle nécessaire à une nouvelle fabrication. La réutilisation directe de composants entiers donne des résultats encore meilleurs que le recyclage (www.bauteilnetz.ch). L’énergie grise désigne la dépense énergétique pour la construction d’un bâtiment ainsi que sa déconstruction, y compris l’énergie de fabrication de tous les Tableau 6: Ecologie des façades: 7 points importants Ménager les ressources Matériaux simples à obtenir et disponibles en suffisance Energie grise Quantité d’énergie nécessaire pour la fabrication et l’acquisition Charges environnemen- Emissions de matériaux et de systèmes (produits tales directes polluants) Durée d’utilisation Possibilité de maintenance, mesures architecturales, construction appropriée Facilité d’entretien Accessibilité, possibilité de compléter et de rénover Démontabilité Séparabilité des composants, exploitation Fonctionnalité Qualité architecturale, orientation vers l’utilisation 22 éléments qui y ont été intégrés. L’énergie grise d’un bâtiment efficient du point de vue énergétique équivaut à l’énergie d’exploitation pendant son utilisation. Ces deux types d’énergie peuvent être optimisés dès la phase de planification. Un mode de construction compact permet ainsi de minimiser non seulement le besoin en énergie d’exploitation, mais également la quantité de matériau nécessaire (et donc l’énergie grise qui y est liée). Le volume est souvent déterminant pour le choix des matériaux: des systèmes légers d’isolation extérieure tels que des revêtements ventilés en bois ou en fibrociment combinés avec une isolation en fibres minérales affichent généralement un besoin d’énergie moindre qu’un mur en brique pleine. L’énergie de fabrication incorporée des sous-constructions en bois est nettement moindre que celle d’une construction en aluminium. Les charges environnementales directes résultant des revêtements de façades sont à éviter pour des raisons écologiques et sanitaires. Le label Minergie-Eco exige donc l’utilisation de filtres métalliques pour des revêtements métalliques pleine surface. La tôle en acier zingué, en cuivre ou en zinc-titane peuvent, sous l’effet des intempéries, libérer des métaux lourds, comme d’ailleurs les matériaux de construction contenant du plomb, ce qui entraîne des charges dans les sols et les eaux. Pour le revêtement en bois, on préférera une protection architecturale aux biocides et autres produits chimiques. La durée d’utilisation d’une façade influe considérablement sur sa qualité écologique. La résistance aux intempéries de l’enveloppe extérieure, du socle de façade et des fenêtres est donc décisive. Les mesures de protection architecturales telles que des avant-toits – surtout pour des revêtements bois non traités – prolongent la durée d’utilisation d’une façade. La protection contre l’humidité joue elle aussi un rôle important. Des revêtements bien dimensionnés et perméables à la vapeur d’eau empêchent la formation d’humidité dans la construction, humidité qui peut provoquer des dégâts. L’utilisation de matériaux de qualité et une planification minutieuse sont rentables à long terme. La facilité d’entretien de toutes les parties d’une façade permet l’utilisation à long terme d’un bâtiment. Etant donné que le gros œuvre affiche une durée d’utilisation supérieure à celle de l’enveloppe du bâtiment, le remplacement de cette dernière doit être planifié au préalable. On veillera donc à ce que tous les éléments soient facilement accessibles et démontables. L’utilisation de mousses de montage ou de remplissage rend nettement plus difficile le remplacement de ces éléments. bilan. Elle doit donc permettre de réduire le besoin en énergie de chauffage au moyen d’une isolation thermique adéquate, d’optimiser les apports solaires passifs ou empêcher l’accumulation de chaleur via une protection thermique durant l’été. Evaluation quantitative Le catalogue électronique d’éléments de construction est un instrument neutre qui permet de calculer les valeurs U et les caractéristiques écologiques (énergie gri- La démontabilité d’une façade relève du principe du circuit fermé. Les éléments de construction devraient pouvoir être démontés et réutilisés sans provoquer de nuisances. Si la durée d’utilisation a été dépassée, le recyclage des composants doit être garanti. Il convient donc de privilégier, et ce, dès la phase de planification, des matériaux séparables, resp. homogènes. se, points de charge environnementale, effet de serre). L’outil, qui est également disponible en version Web, remplace la documentation SIA DO 123 «Hochbaukonstruktionen nach ökologischen Gesichtspunkten». Flumroc propose un nouveau catalogue de produits qui permet aux planificateurs de calculer les parois extérieures isolées, les toits, les plafonds ainsi que les planchers, et ce, sans acquérir de licence pro ou expert du L’enveloppe du bâtiment doit fonctionner. Une façade influe considérablement sur le bilan énergétique d’un bâtiment et a donc un impact immédiat sur son écoIllustration 22: Flumroc met gratuitement à disposition des planificateurs, via le catalogue d’éléments de construction online, toutes les données concernant ses systèmes d’isolation. catalogue de construction. Le changement dynamique des divers matériaux et épaisseurs de couche permet de trouver la solution optimale pour chaque élément de construction. Le programme présente sous forme de tableaux et de graphiques les résultats selon les matériaux et les phases. www.catalogueconstruction.ch 23 Isolation thermique extérieure crépie Les façades compactes sont plus simples à construire et donc moins chères que les constructions ventilées. Ce type de façade est donc le plus courant en Suisse en raison de son rapport coûts-bénéfices. La construction suit en effet la structure primaire et convient donc très bien pour des assainissements, car le caractère des enveloppes de bâtiments est largement conservé. L’absence d’une sous-construction signifie qu’il n’y aura pratiquement pas de ponts thermiques. Et pour ce qui est des couleurs et de la structure de la surface, ces façades compactes offrent de nombreuses possibilités de configuration grâce aux différents crépis et peintures disponibles. Conformément à leur configuration spécifique – les panneaux isolants sont fixés directement au mur et crépis du côté extérieur – on désigne également ce type de façade par les expressions «isolation extérieure crépie» ou «système d’isolation thermique extérieure (ITE)». Protection des façades Outre la surchauffe et les variations de température, un autre danger menace les surfaces des façades compactes: l’humidité. Les algues, les champignons et les lichens peuvent parfois proliférer sur des surfaces où la rosée se forme. Sur les façades isolées à l’extérieur, la couche la plus extérieure est séparée du reste de la paroi et a une petite capacité de stockage de la chaleur. Par nuits claires, cette couche peut refroidir et de l’eau de condensation peut se former – un terrain favorable pour les algues et les champignons. Une protection contre les intempéries (avant-toit) ainsi qu’une couche de peinture pour diminuer la radiation ou l’apport de biocide, permettent de réduire l’ampleur de ce phénomène. Avantages Inconvénients Coloration Les façades compactes peuvent en principe être recouvertes de différents crépis de finition et peintures. Cela étant, il existe des limitations techniques concernant la coloration. Un crépi plus ou moins clair influera sur l’absorption de la chaleur par une façade. Les façades chauffent davantage si elles sont de couleurs foncées et on aura plutôt des dommages structurels. C’est pourquoi la couche de finition d’une façade compacte doit, selon la norme SIA 243, avoir une valeur de référence lumineuse de 30 au minimum (voir encadré). Des valeurs inférieures peuvent entraîner de fortes tensions dans le matériau et donc des fissures. Des températures élevées entraînent une diminution de la masse des isolations thermiques à base de matière synthétique. Les conséquences en seront une surface inégale et un effet isolant réduit. La laine minérale affiche en revanche une bonne stabilité à température élevée et nécessite moins de précaution lors du choix de la couleur. Valeur de référence lumineuse La valeur de référence lumineuse exprime le degré de réflexion d’une couleur par rapport à une surface blanche et dans des conditions d’éclairage identiques. Cette valeur varie entre 0 (point de noir) et 100 (point de blanc); une teinte ayant une valeur de 15 est en conséquence très foncée. Les valeurs de référence lumineuse peuvent varier selon les fournisseurs, en raison des différentes méthodes de mesure utilisées. Façade ventilée Façade compacte ]] Meilleure évacuation de l’humidité ]] Meilleur marché qu’une façade ventilée ]] Nombreuses possibilités de conception ]] Constructions fines possibles ]] (bois, pierre, métal, fibrociment) ]] Moins de solutions de détail onéreuses ]] Plus chère qu’une façade compacte ]] Capacité de résistance réduite contre les ]] Plus coûteux en cas d’assainissement contraintes mécaniques. ]] Durée de vie plus courte. 24 Illustration 23: Très répandue et construite en de nombreuses variantes – la façade compacte. 25 La façade compacte dans la construction massive Toutes les parties de la façade compacte sont en général livrées par le même fournisseur. Les divers éléments doivent être en effet parfaitement adaptés les uns aux autres, étant donné que la durée de vie d’un système de façade dépend beaucoup de l’interaction entre les matériaux utilisés. Le système consiste la plupart du temps en sept couches, à savoir: mur porteur, mortier-colle, isolation thermique, treillis d’armature, crépi de fond, crépi de finition et éventuellement peinture de finition. Les panneaux isolants sont fixés en une ou plusieurs couches au mur porteur, avec de la colle et éventuellement des chevilles synthétiques. Les panneaux d’isolation doivent être posés à joints serrés et les éventuels espaces comblés avec le même matériau isolant. Le treillis d’armature est ensuite posé sur l’isolation puis recouvert de crépi. Afin d’éviter des dégâts dus à l’humidité provenant de la construction, une façade compacte doit être perméable à la vapeur vers l’extérieur. Isolation thermique Les façades compactes avec support massif sont le plus souvent isolées avec des panneaux en laine minérale ou en polystyrène. Ces panneaux sont simplement collés au mur ou fixés avec des chevilles en matière synthétique. Avant l’application du crépi de fond, la surface d’isolation thermique doit être dépourvue d’aspérités, de poussières et d’humidité afin de permettre une bonne adhésion du crépi. On propose parfois également, pour l’isolation des façades compactes, des briques poreuses et des crépis isolants, dont les propriétés ne sont toutefois pas comparables à celles des panneaux isolants. fissures, que les différentes couches soient compatibles entre elles, ce qui explique pourquoi tous les produits proviennent du même fournisseur. Ce dernier veille à ce que les coefficients d’expansion thermique soient compatibles entre les différents composants. La structure du crépi varie selon les fournisseurs. On utilise souvent une combinaison de crépi de fond et de crépi de finition minéral. On ajoute parfois également un crépi d’adhérence entre les panneaux isolants et le crépi de fond. Ce dernier peut absorber provisoirement de l’eau et la restituer en permanence à l’air extérieur. Il est souvent appliqué avec un treillis d’armature (un tissu de fibre de verre fixé aux panneaux isolants). L’utilisation de crépi d’armature améliore la résistance de la paroi en cas de fortes pluies et de variations de température importantes. On utilise un crépi de fond spécial pour le socle de la façade. Le crépi de finition forme la protection contre les intempéries. Ce crépi offre en outre des possibilités intéressantes au niveau des couleurs ou de différents types de revêtement, comme par exemple le mortier minéral à structure noble d’enduit gratté. Illustration 24: Coupe verticale d’une isolation ­thermique extérieure crépie. Crépi intérieur Brique terre cuite B17.5/24 Mortier colle Crépi extérieur Crépi extérieur En tant qu’enveloppe la plus extérieure d’un bâtiment, le crépi extérieur en est la partie visible et, en même temps, celle qui est exposée aux effets de la météo. Outre le respect d’exigences architectoniques spécifiques, il doit donc également supporter des contraintes dues à la pluie, aux variations de température, aux effets du gel et du vent. La qualité du crépi extérieur et la manière dont on l’applique influent donc directement sur la durée de vie d’une façade et d’un mur. Il est important, notamment pour éviter les 26 Panneau isolant Flumroc COMPACT PRO Et lors d’un assainissement Les améliorations énergétiques des enveloppes de bâtiments ont le vent en poupe, notamment en raison du soutien financier accordé par la Confédération via son programme Bâtiments. Il faut rénover d’innombrables constructions massives si l’on veut atteindre les objectifs de la politique énergétique. Les murs non isolés sont simples à assainir, à condition que l’on procède de manière correcte. Avantage: mur porteur et crépi restent en place. L’isolation thermique est mise en place et ensuite crépie (voir Illustration 26). Les éléments de construction existant doivent être expertisés par des spécialistes avant l’assainissement, afin de définir les mesures nécessaires pour leur réfection. Trois points doivent être observés dans ce contexte afin que la nouvelle façade soit stable, étanche et durable. Préparation: On procède tout d’abord à un nettoyage radical des surfaces existantes afin d’éliminer les algues, les lichens et les salissures. Cela permet également d’améliorer l’adhérence du mortier utilisé pour fixer les panneaux isolants. Un crépi extérieur bien conservé ne nécessite qu’un simple nettoyage. Mais, en général, le crépi de surface a subi des dégâts et doit être réparé. Illustration 25: Assainissement d’une façade compacte, étape par étape Nettoyage de la façade existante Fixation: L’isolation thermique est placée au moyen de mortiers usuels sur la surface préparée. Contrairement aux nouvelles façades, les panneaux isolants doivent être fixés mécaniquement lors d’un assainissement. On utilise pour ce faire des chevilles en matière synthétique, qui sont enfoncées dans le mur à travers le crépi existant jusqu’à une profondeur de 4 cm. Raccords: Les raccords de fenêtres ou les caissons de stores méritent une attention toute particulière. Lors de l’assainissement d’une façade, il est recommandé de remplacer les anciennes fenêtres par des vitrages de protection thermique. C’est la seule manière d’optimiser énergétiquement une enveloppe de bâtiment. Si l’on garde les vieilles fenêtres, il s’agira d’éviter les ponts thermiques aux raccords. Il faudra donc, le cas échéant, obtenir à chaque endroit une épaisseur d’isolation minimale. Illustration 26: Lors de l’assainissement d’une façade, le crépi et le mur restent, comme le montre cette coupe verticale. Maçonnerie composée existante 320 mm Mortier-colle et fixation mécanique Evacuation des morceaux de crépi détachés Egalisation des aspérités Collage des nouveaux panneaux isolants Fixation mécanique de l’isolation Panneau isolant Flumroc COMPACT PRO Crépi extérieur Application du crépi extérieur 27 Système de crépi à couche épaisse Crépir les isolations thermiques comme des murs conventionnels n’est plus possible sans autre. En règle générale, on travaille dans ce cas avec de faibles épaisseurs de crépi afin de garantir la stabilité de la façade. Une limitation que certains systèmes de crépi, comme Robusto par exemple, parviennent à respecter grâce à l’intégration d’une armature supplémentaire composée d’un treillis métallique. Cette manière de procéder permet de réaliser des couches de plus de 20 mm, ce qui augmente la résistance de la façade aux chocs. Outre la stabilité, la masse thermique du crépi augmente en fonction de son épaisseur. La surface de la façade refroidit donc plus lentement et empêche ainsi la formation d’eau de condensation, qui peut favoriser l’apparition d’algues et de lichens. Comparés aux systèmes de crépi plus fins, qui réagissent par un son creux lorsqu’on les tape, les façades compactes à couche de crépi épaisse produisent le son d’une paroi massive. La structure armée plus massive améliore l’ad- hérence du crépi de fond, ce qui ouvre des possibilités de configuration supplémentaires. Outre les crépis de finition habituels et les couches de peinture, la façade peut ainsi être recouverte de panneaux en céramique, en granit ou klincker, ou être recouverte d’un crépi au grattoir. Un treillis métallique pour la stabilité L’élément clé des systèmes de façades à couche épaisse sont les treillis métalliques. Ces derniers sont fixés directement aux panneaux en laine de pierre, par exemple avec des chevilles spéciales placées du côté extérieur du treillis. Des clips supplémentaires en matière synthétique garantissent une distance égale entre l’isolation thermique et l’armature. Un crépi de fond de 15 mm environ recouvre le treillis métallique et forme la base du crépi extérieur. On ajoute ensuite une épaisseur de 4 mm de colle de construction spéciale avec tissu conventionnel intégré comme support pour la surface de façade souhaitée. Illustration 27: Crépi au grattoir sur une façade compacte isolée, home pour personnes âgées de Wettsteinpark, à Bâle. 28 Façade compacte dans la construction en bois Les isolations thermiques extérieures crépies ne sont pas seulement destinées aux murs massifs, mais également de plus en plus en combinaison avec des structures porteuses en bois. La construction légère faisant appel à des cadres de bois est de plus en plus répandue pour les façades compactes. Un gros avantage de cette méthode est le degré élevé de préfabrication. Les parois, avec leur isolation thermique, sont en effet fabriquées à l’atelier – parfois même avec leurs fenêtres – et ne doivent plus être qu’assemblées sur le chantier. Les gros œuvres sont construits plus rapidement et les coûts baissent. Ce type de construction consiste en une structure porteuse faite de poutres en bois et de panneaux cloués. Afin d’éviter Propriétés de la construction en bois Avantages Inconvénients ]] Possibilité de préfabrication (temps ]] Faible masse thermique (variations de montage réduit) ]] Construction sèche (pas de temps d’attente) ]] Avantageux ]] Construction mince possible avec une bonne isolation ]] écologie (matériau renouvelable) de température) ]] Protection acoustique (mesures nécessaires dans des immeubles à plusieurs familles) les ponts thermiques, on remplit entièrement les espaces entre les parties porteuses – les cadres en bois – avec des panneaux isolants. Pour les bâtiments construits selon ce procédé, trois partenaires ont développé, en collaboration avec Greotherm, un système de façade compacte appelé M-HFix. Des entreprises spécialisées dans l’isolation thermique, la fixation et le crépi ont rassemblé leur savoir-faire dans un produit unique. Le résultat est une construction qui peut être montée rapidement selon une technique de montage à sec et au moyen d’un système de fixation simple. Le temps de montage s’en trouve encore réduit lorsque le matériau isolant – en l’occurrence de la laine de pierre – est déjà monté à l’atelier. Les fibres de laine de pierre sont résistantes aux moisissures, à la putréfaction et à la vermine. Elles ne gonflent pas ni ne se déforment lorsqu’elles sont soumises à des variations de température et en présence d’humidité. Grâce à leur conductivité thermique et à leur bonne perméabilité à la vapeur d’eau, les panneaux isolants en laine de pierre se marient particulièrement bien avec le crépi des constructions en bois. Un avantage écologique de ce système de façade est en outre le fait que ses composants sont recyclables. ]] Protection incendie (mesures nécessaires pour des bâtiments de plus de 3 étages) Illustration 28: Coupes verticale et horizontale d’une façade compacte en construction légère. Evtl. revêtement intérieur Evtl. espace pour installations techniques Panneau OSB 3 18 mm Panneau isolant Flumroc SOLO ou panneau isolant Flumroc 1 Panneau DWD 16 mm Colle ou agrafes en acier inox, p.ex. Haubold Panneau isolant Flumroc COMPACT PRO Crépi extérieur Evtl. revêtement intérieur Evtl. espace pour installations techniques Panneau OSB 3 18 mm Panneau isolant Flumroc SOLO ou panneau isolant Flumroc 1 Panneau DWD 16 mm Colle ou agrafes en acier inox, p.ex. Haubold Panneau isolant Flumroc COMPACT PRO Crépi extérieur 29 Illustration 29: Les systèmes de façade compacte sont également utilisés dans la construction en bois. 30 Façade ventilée Structure et construction Les façades ventilées possèdent des propriétés physiques particulièrement intéressantes. Ces avantages sont essentiels pour la structure des couches que comporte une construction ventilée. En simplifiant, on dira que la façade ventilée consiste en quatre couches: la structure primaire en bois, en béton ou en éléments en pierre inertes, l’isolation thermique, un espace intermédiaire où l’air circule ainsi que le revêtement. Les possibilités de réalisation et d’ancrage statique de ce revêtement sont pratiquement illimitées. Cette configuration en plusieurs couches fait de ces façades une construction particulièrement appréciée des architectes, car chacune de ces couches peut être choisie et optimisée selon des exigences spécifiques. Une façade dépendra donc des conditions locales, des intentions du maître d’ouvrage et de la solution architecturale retenue. Les combinaisons possibles des différentes couches sont très nombreuses. La structure porteuse est la structure primaire du bâtiment. Les matériaux souvent utilisés ici sont les suivants: ]] la pierre comme les murs en briques, en grès, la pierre naturelle, la pierre en béton poreux et la pierre Durisol ]] Béton ]] Bois et dérivés du bois et, de plus en plus, le bois massif Comme ancrage on utilise en règle générale des chevilles ou des étriers avec lesquels la sous-construction est fixée à la structure porteuse. Le dimensionnement des ancrages est défini par la norme SIA 260, un aspect qui est en général pris en charge par le fournisseur de systèmes. La résistance à la corrosion des chevilles et des étriers utilisés est un critère de qualité important dans ce contexte. On utilise souvent le bois et le métal pour la sous-construction; de nombreuses solutions font également appel aux deux matériaux, par exemple des poutres en bois verticales vissées sur des rails métalliques horizontaux fixés à la structure porteuse au moyen de consoles. Fonctionnalité et réalisation Chaque couche que comporte une façade ventilée a des fonctions totalement différentes. Ceci permet d’optimiser chacune d’elle ainsi que la construction dans son ensemble. Compte tenu du vaste choix de matériaux et de variantes possibles, la construction ventilée peut parfaitement s’adapter aux conditions cadres légales et architecturales. De plus, cette optimisation relève de la compétence du fournisseur de systèmes, de sorte que le maître d’ouvrage ou l’architecte reçoit une façade toute prête. L’ancrage, resp. la sous-construction ont une énorme importance statique pour les façades ventilées. Les constructeurs de façades distinguent entre la structure porteuse, la sous-construction et l’ancrage. 31 Le fibrociment L’architecture ne peut plus se passer des panneaux en fibrociment. Ces derniers sont utilisés aussi bien pour le revêtement des façades que pour la couverture des toits et l’aménagement intérieur. Les panneaux en fibrociment sont très résistants aux influences de l’environnement comme l’humidité, les variations de température, la grêle et la lumière du soleil. Il s’agit donc d’un matériau de construction qui possède une longue durée de vie. Ce type de panneau est en outre incombustible (classification: 6 ou 6q), raison pour laquelle il est volontiers utilisé lorsque les exigences de protection incendie sont particulièrement sévères. Les panneaux en fibrociment se composent de ciment (env. 40%), de fibres d’armature et de fibres opératoires. Les fibres d’armature sont d’origine synthétique, tandis que les fibres opératoires se composent de cellulose. A quoi il faut ajouter les peintures et les matériaux qui influent sur la structure de la surface. Les panneaux en fibrociment contiennent en outre environ 12 % d’eau et 30 % d’air. Cet air forme de petits pores microscopiques qui servent d’espace d’expansion pour l’eau en cas de gel, ce qui permet d’éviter les dégâts dus à ce dernier. Une multiplicité de formes et de couleurs Les panneaux de façade existent en différentes exécutions: lisse, ondulé ou perforé. Plusieurs centaines de tonalités de couleurs peuvent être utilisées pour la couche de revêtement. Il existe également des panneaux en fibrociment qui imitent très bien d’autres matériaux, comme le bois ou l’ardoise naturelle. La palette de ce type de panneaux va du bardeau de 6 centimètres de large au panneau grand format de plus de 3 mètres de long. Les panneaux en fibrociment permettent donc de très nombreuses possibilités d’expression architecturale, qui peuvent aller de la maison rustique avec des bardeaux petit format au complexe de bureaux moderne avec des panneaux grand format aux couleurs lumineuses. Les bâtiments dont la façade et le toit sont revêtus des mêmes panneaux en fibrociment sont toujours autant prisés. Plutôt des façades ventilées Les panneaux en fibrociment sont fixés à la structure porteuse du bâtiment au moyen d’une sous-construction. Celleci peut être en bois, en métal léger ou une combinaison des Illustration 30: Les panneaux en fibrociment d’une autre couleur mettent en évidence les encorbellements; ils sont isolés de manière optimale. 32 deux; elle consiste en des lattes de soutien horizontales et des lattes porteuses verticales. Les lattes horizontales sont montées directement sur la couche d’isolation ou y sont intégrées. Elles sont maintenues par des vis d’ancrage qui traversent la couche d’isolation et se fixent dans le mur. Les lattes porteuses verticales sont vissées aux lattes de soutien auxquelles les panneaux de la façade sont fixés – généralement au moyen de vis à tête ronde. On peut également utiliser des profils métalliques en lieu et place de lattes en bois. Les profils métalliques ont en effet une plus grande force de retenue que les sous-constructions en bois et sont surtout utilisés pour les grandes façades ainsi que pour le montage de panneaux en fibrociment grand format (et donc lourds). cas, l’eau de pluie peut pénétrer le long des vis de fixation qui servent à fixer les panneaux au lattage porteur. Conséquence: la sous-construction peut pourrir et la performance du matériau isolant diminuer en raison de l’humidité. La qualité des vis et des bandes d’étanchéité est donc déterminante pour la durée de vie et la performance d’une façade en fibrociment. Les modules et les panneaux doivent être montés en l’absence de contrainte mécanique, il ne doit y avoir aucune tension. Il est en outre important que les têtes des vis de fixation soient posées à niveau sur les panneaux en fibrociment. Si tel n’est pas le cas, d’éventuelles tensions peuvent provoquer des fissures dans les panneaux lors de variations de la température. Le montage doit être précis Là où les panneaux en fibrociment forment des jointures (s’ils ne se chevauchent pas) et là où ils sont vissés à des lattes porteuses en bois, il convient de recouvrir avec une bande d’étanchéité EPDM les parties situées entre les panneaux et les lattes porteuses. Si tel n’est pas le Crépi intérieur Brique en terre cuite B 17.5/24 Panneau isolant Flumroc DUO Tableau 7: Dimensionnement de l’espace ventilé (Source: Eternit) Hauteur du bâtiment Dimension minimale de l’espace ventilé Jusqu’à 6 m 20 mm Jusqu’à 22 m 30 mm Au-delà de 22 m 40 mm Espace ventilé Revêtement Panneau isolant Flumroc MONO Illustration 31: Des consoles de paroi avec des ­thermostops en matière synthétique réduisent les ponts thermiques 33 Panneaux Rockpanel Les panneaux Rockpanel sont fabriqués à partir de basalte. La roche est fondue à une température supérieure à 1200 degrés, puis transformée en plaques de façades. Un mètre cube de basalte permet de fabriquer environ 400 mètres carrés de plaques Rockpanel. le bois ou le métal. Etant donné que le panneau Rockpanel est flexible et comparativement léger, il peut, dans une certaine mesure, être cintré et torsadé lors du montage, ce qui permet de créer de superbes effets de façades sans qu’aucun usinage spécial ne soit nécessaire. Ces panneaux sont entièrement recyclables et les plaques disponibles dans le commerce consistent aujourd’hui en plus de 25 % de matériau recyclé. Les plaques de façades Rockpanel ont une longue durée de vie et sont résistantes aux intempéries. La réaction au feu du matériau a été dûment testée; il est classé Type B-s2,d0, soit «difficilement inflammable» selon la norme DIN EN 13501-1. Les panneaux de façade Rockpanel sont disponibles en différents formats qui vont de la planchette longue à la plaque grand format. En outre, le matériau est simple à travailler et à adapter à un objet: scier et percer peut être fait avec de simples outils manuels. Les panneaux peuvent enfin, dans certains cas, être posés sans joints visibles. Des couleurs codifiées Fixation simple Les panneaux Rockpanel sont disponibles en plus de 100 coloris, codifiés selon le système RAL. Cette variété de couleurs permet de choisir des panneaux de façades Rockpanel qui s’harmonisent parfaitement avec les autres éléments construits. Diverses finitions sont également disponibles: outre des surfaces planes et rugueuses, il existe également celles qui imitent d’autres matériaux, comme Les panneaux Rockpanel peuvent être fixés au moyen de vis, de rivets ou de systèmes spéciaux. On peut également les coller. Les panneaux peuvent aussi bien revêtir un système de façade ventilée que non ventilée. Ils sont en général utilisés pour des façades ventilées. En raison des nombreuses possibilités de fixation, ils Illustration 32: Une réussite: des panneaux Rockpanel imitation bois. 34 s’adaptent à diverses sous-constructions. De simples ­lattages en bois conviennent tout aussi bien que des profils en métal ou en matière synthétique. Etant donné que les panneaux peuvent être cintrés, des tensions modérées lors du montage ne posent donc aucun problème. Les façades peuvent ainsi supporter de grandes variations de température. Crépi intérieur Brique en terre cuite B 17.5/24 Panneau isolant Flumroc DUO D 20 Le basalte: un matériau traditionnel Le basalte est une roche d’origine volcanique. Il est composé essentiellement de silicates de fer et de magnésium ainsi que d’autres silicates. Le basalte, qui est la roche la plus répandue au monde, a généralement une couleur gris foncé à noir. Le basalte est utilisé de- Espace ventilé Support pour crépi extérieur Crépi extérieur puis des siècles pour différents types de constructions massives, ainsi que pour les revêtements de sol, les plaques de pierre, les monuments et les mosaïques. Pour fabriquer des panneaux de façades et du matériau isolant en laine minérale, le basalte est fondu, puis fibré et entrelacé. On obtient ainsi un matériau résistant et durable possédant de très bonnes propriétés au niveau de la protection acoustique et incendie. Illustration 33: Revêtement ventilé: le montage est effectué au moyen de vis de distance et de profilés. 35 Le bois et les dérivés du bois Le bois comme revêtement extérieur des maisons a une longue tradition, que se soit sous forme brute ou travaillée. L’architecture rurale nous en fournit de nombreux exemples, ainsi que des bâtiments historiques richement ornés. Le bois reste aujourd’hui un matériau prisé pour la construction des façades, et ce, pas seulement dans les zones rurales. Nombre de projets actuels le prouvent, comme par exemple l’immeuble de la coopérative Gesewo destiné à accueillir plusieurs générations, construit à Winterthour en 2012, ou encore l’école Büttenen en ville de Lucerne, construite en 2009. Quant à savoir si les revêtements en bois ou en dérivés du bois doivent être peints pour les protéger du grisage ou s’il faut privilégier un matériau brut, voilà qui soulève des discussions passionnées. Que le bois non traité vieillit bien, d’innombrables façades noircies au soleil de la zone alpine le prouvent indubitablement. A condition que les matériaux soient correctement utilisés ou préfabriqués en conséquence, les façades en bois sont non seulement belles, mais également durables. Une utilisation multiple et diverse Le bois ou les dérivés du bois peuvent être utilisés de nombreuses manières pour le revêtement d’une maison, avec divers impacts architecturaux. On distingue en général deux revêtements en bois massif: le bois raboté comme les planches ou les planches profilées et les éléments de façades en produits dérivés du bois se présentant sous forme de panneaux. Il existe également d’autres produits Tableau 8: Bardages fermé ]] En général des planches profilées avec rainure et languette ou des planches fabriqués à partir du bois, qui se caractérisent soit par un usinage spécial (p.ex. les bardeaux) ou un traitement spécifique (p.ex. l’imprégnation sous pression). Bardages Des épaisseurs de planche allant de 20 à 26 mm sont courantes de nos jours pour des types de revêtement tels que les bardages à clins, avec rainure et languette, et à chevauchement ou avec de simples planches (horizontales ou verticales). La largeur des planches se situe généralement entre 70 et 140 mm. Des largeurs supérieures à 160 mm sont à déconseiller en raison des mouvements de dilatation et de retrait (Illustration 35). Les bardages peuvent être ouverts ou fermés (Tableau 8). Revêtement avec des panneaux Il est également possible de réaliser de grandes façades en utilisant des panneaux en bois ou en dérivés du bois. Outre l’effet de surface ainsi obtenu, la rapidité de montage de ce type de revêtement présente un autre avantage notable. Le tableau 9 fournit une vue d’ensemble des matériaux possibles et de leur utilisation comme revêtement extérieur. Mesures architecturales Un revêtement en bois est soumis à des contraintes les plus diverses (soleil, pluie battante, vent, variations de température). L’intensité de ces dernières dépend de l’emplacement de l’objet, de son exposition et des mesures de protection. Tout ce qui permet de réduire les effets de la météo et d’empêcher la pénétration de l’humidité prolonge la durée de vie d’une façade en bois. La configuration des détails architecturaux est donc de toute première importance pour la qualité d’une façade de ce type. à chevauchement (de 15 mm au moins) ouvert ]] Généralement des lames avec un profil rhomboïde ou en forme de lamelles et de lattes ]] Etant donné que l’eau peut atteindre l’arrière du bardage (pluie battante ou eau de condensation), la sous-construction doit faire l’objet d’une attention particulière. 36 Les principaux critères sont: ]] éviter les surfaces horizontales ]] protéger le bois de bout ]] éviter la stagnation de l’eau ]] pratiquer des larmiers ]] pratiquer des joints de plus de 10 mm pour le séchage des pièces de construction ]] permettre la dilatation et le retrait grâce à une fixation adaptée Illustration 34: La façade en bois de cette habitation de Meilen est dotée en sus d’un avant-toit. Tableau 9: Aptitude des panneaux en bois et en dérivés du bois comme revêtement ­extérieur (Source: Lignum) Type de panneau Aptitude Panneaux en bois massif monocouche non 3 couches ou plus fermées oui, sous réserve (protection des bords) Panneaux plaqués Panneaux avec placage non fermé non Contreplaqué collé oui, sous réserve (protection des bords et de la surface, utilisation de qualités spéciales) Panneaux agglomérés Collé à la résine non Lié au ciment oui OSB non Panneaux de fibres, MDF oui, sous réserve (collage spécial, protection des bords et de la surface) 37 ]] utiliser des moyens de fixation inoxydables ]] assurer une ventilation efficace ]] ménager un espace contre les projections d’eau (en général au moins 300 mm du sol) Types de bois Les types de bois disponibles ne répondent pas de la même manière aux différentes contraintes. Ceci ne vaut toutefois pas uniquement pour la simple altération de la surface (décoloration et érosion): tous les bois se comportent en effet de la même manière à ce niveau. Il ne vaut donc pas la peine, s’il s’agit d’exigences esthétiques, de préférer des bois soi-disant «résistants aux intempéries» (la plupart du temps plus chers) aux bois de conifères locaux qui ont fait leurs preuves. Les bois se distinguent toutefois par leurs propriétés physiques en présence d’humidité et leur résistance face aux maladies cryptogamiques. Les bois possédant les propriéTableau 10: Propriétés des bois de conifères et de feuillus (­Source: Lignum) Type de bois Durabilité Capillarité à Stabilité di- naturelle l’eau mensionnelle moyenne très faible moyenne Bois de conifères Douglas durable à peu durable Epicéa peu durable faible moyenne Mélèze moyenne durable faible moyenne faible moyenne moyenne à moyenne à peu durable Pin moyenne durable à peu durable Sapin (sapin blanc) peu durable grande Western Redcedar durable faible à moyenne grande Châtaignier durable faible moyenne Chêne durable faible moyenne à faible Robinier (faux très durable à très faible moyenne acacia) durable Bois de feuillus 38 Illustration 35: Coupes verticales de différents ­bardages: bardages profilés, fermés avec rainure et languette (en haut), bardages à chevauchement, ­ouverts et fermés (au milieu), bardages à clins, ouverts et fermés. (Source: fiche technique Montage de façades en bois, VSH et Holzbau Schweiz) Tableau 11: Traitement de la surface des façades en bois (Source: Lignum) Les façades en bois peuvent être réparties en quatre catégories: Non traité ]] Sans imprégnation, couche de fond ou autre peinture. ]] Change de couleur et de structure de surface lorsque soumis aux intempéries (une patine gris argenté régulière se forme après un à deux ans sur les éléments de façade soumis régulièrement aux intempéries). ]] Les parties soumises à de fortes intempéries peuvent noircir. ]] Les parties protégées de la façade (par des avant-toits, des balcons, des corniches, des tablettes de fenêtre) se dégradent plus lentement (elles restent brunes). ]] Les changements superficiels (formation de fissures, érosion des surfaces) n’influent pas sur la résistance. ]] Bien construite et exécutée, on peut obtenir une durée de vie de plusieurs dizaines d’années. Non filmogène ]] Traitements des surfaces qui ont pour but de donner une apparence uniforme à la façade en bois (protection contre la lumière, protection contre l’humidité, protection contre les champignons et les algues qui décolorent la surface, «vernis anti-grisage», imprégnation sous pression). ]] Souvent utilisé de manière combinée. ]] Protection contre l’humidité: traitement ultérieur possible et nécessaire. Coloré transparent ]] La structure du bois reste reconnaissable. ]] La petite quantité de pigment de la couche de vernis ne peut empêcher la décoloration du bois. ]] Les couleurs naturelles (brun ou foncé) conviennent mieux que des couleurs claires, jaunes et blanches. ]] Vérifier la résistance à la lumière pour les coloris multicolores. Coloré couvrant ]] Les peintures de couleurs excluent pratiquement tout changement de couleur du bois. ]] Couche de fond pour stopper le jaunissement du bois. ]] Les liaisons et les dommages de montage doivent être impérativement recouverts de deux couches. ]] La couche finale hydrogue augmente la durée de vie de la peinture de couleurs. ]] Le système doit pouvoir être repeint. tés suivantes conviennent pour les façades qui doivent répondre à des exigences élevées en matière d’intempéries et d’humidité: ]] Durabilité naturelle ]] Capillarité ]] Stabilité dimensionnelle (faibles mouvements de dilatation et de retrait) Les exigences relatives aux planches pour façades sont définies dans les Critères de qualité de la constrution et l’aménagement intérieur – Bois et panneaux à base de bois – Usages du commerce – Edition 2010. La protection incendie doit faire l’objet d’une attention particulière en ce qui concerne les façades en bois (voir page 14). Le type de traitement de la surface choisie joue également un rôle au niveau de l’application de critères écologiques (p.ex. écolabel). Il existe des tabelles qui indiquent les intervalles de rénovation des revêtements si ceux-ci sont entretenus régulièrement et selon l’intensité de l’exposition aux intempéries (p.ex. fiche technique N° 3-6-07/F, VSH/Holzbau Schweiz). On procèdera à des tests spécifiques dans certains cas. 39 Sous-construction et fixation Certificats et labels En règle générale, les bardages de façades sont montés sur un lattage simple ou double. Cette sous-construction doit notamment remplir les fonctions suivantes: ]] Transmettre la charge due à l’action du vent à la structure porteuse ]] Assurer durablement la liaison entre le revêtement et la structure porteuse ]] Transmettre la propre charge du revêtement de façade à la structure porteuse sous-jacente ]] Constituer une base pour les moyens de fixation du revêtement ]] Assurer la circulation de l’air sur toute la hauteur de la façade, resp. de bord à bord ]] Assurer l’évacuation, resp. l’évaporation de l’humidité pénétrante (p.ex. pluie battante) L’ancrage doit fixer durablement les différents éléments en bois. On utilise principalement des clous et des vis comme moyens de fixation (au moins aciers de qualité A2). Les moyens de fixation doivent être dotés d’une protection efficace et durable contre la corrosion (pour éviter les traînées sur la façade dues à la corrosion des pièces en métal). La fixation peut être visible ou non. L’Association Suisse des Raboteries ASR délivre un certificat pour les bardages industriels en bois utilisés principalement pour les façades en bois. Plus d’informations à ce sujet sur le site www.vsh.ch. Lignum a développé, en collaboration avec l’Empa et des organisations intéressées, un label de qualité pour les revêtements de façades en bois. Ce label est une marque protégée et enregistrée, il est utilisé par diverses entreprises de production sous la surveillance de Lignum. La labellisation certifie que la sélection du support (le bois), le système de traitement et l’application correspondent aux exigences définies par le règlement. Plus d’informations à ce sujet sur le site www.lignum.ch. On trouvera d’autres informations sur le montage de façades en bois dans la fiche technique N° 4-2-07/F de l’Association Suisse des Raboteries ASR et Holzbau Schweiz (www.vsh.ch et www.holzbau-schweiz.ch). Evtl. revêtement intérieur Evtl. local d’installations techniques Panneau OSB 3 15 mm Panneau isolant Flumroc 1 ou panneau isolant Flumroc SOLO Coupe-vent Espace ventilé Bardage à clins Evtl. revêtement intérieur Evtl. local d’installations techniques Evtl. Innenverkleidung Panneau OSB 3 15 mm Evtl. Installationsraum Panneau isolant Flumroc 1 ou panneau isolant Flumroc SOLO OSB 3-Platte 15 mm Flumroc-Dämmplatte 1 oder Flumroc-Dämmplatte SOLO Coupe-vent Espace ventilé Bardage à clins Winddichtung Hinterlüftungsraum Stülpschalung Illustration 36: Coupe verticale (à gauche) et horizontale d’une paroi extérieure avec bardage à clins ventilé en bois. 40 Illustration 37: Les lambris bruts de sapin blanc structurent la façade de cet immeuble résidentiel à Aarau. 41 Les métaux L’architecture des façades métalliques se remarque au premier coup d’œil. Outre l’acier, l’aluminium et le zinc, les constructeurs font également appel au cuivre, au bronze, au laiton et, plus rarement, au plomb. Le cuivre et le plomb en particulier ne sont pas des matériaux sans risque: ils peuvent en effet être toxiques pour les organismes lorsqu’ils se dissolvent dans l’eau sous forme de sels. Les métaux interviennent la plupart du temps sous forme d’alliages, étant donné que ces derniers possèdent de meilleures propriétés physiques comparés aux métaux purs. Les métaux offrent de très nombreuses possibilités de design: les métaux résistants à la corrosion conservent leur éclat spécifique, comme par exemple l’acier inoxydable. D’autres forment une couche de protection contre la corrosion sous la forme d’une patine. Si l’on veut éviter qu’elles ne se corrodent, les façades métalliques en acier doivent être recouvertes d’une couche qui peut consister en un vernis ou une matière synthétique (film, couche de poudre). Le métal est également souvent utilisé sous la forme d’éléments en sandwich. De tels matériaux composites sont formés de deux tôles qui sont collées au moyen d’une âme en matière synthétique ou en matériau isolant minéral. Les éléments en sandwich présentent une meilleure isolation phonique et une meilleure statique que le métal pur. Les métaux déployés offrent de nombreuses possibilités architectoniques. Le matériau consiste en des tôles do- tées de coupes décalées qui sont ensuite déployées. On obtient ainsi des plaques de métal sous forme de grilles, resp. de tôles qui présentent une rigidité élevée. Elles restent néanmoins filigranes et légères, elles permettent également des formes de façades arrondies. Etant donné que les métaux déployés ne protègent pas contre la pluie battante, on place habituellement une membrane en matière synthétique perméable à la vapeur entre le matériau isolant et le revêtement métallique. Préfabriqué ou fait main Les métaux peuvent être travaillés de multiples manières pour les revêtements de façades. Ils sont disponibles sous forme de bandeaux et de tablettes, de profils trapézoïdaux, ondulés et en zigzag, de cassettes, de paneels, de panneaux à clins ainsi que de tôles perforées et de tôles déployées. Ces revêtements sont fixés directement à la sous-construction. Il existe également des éléments de façades métalliques préfabriqués. Les façades métalliques fabriquées artisanalement ont une longue tradition, comme l’attestent les bâtiments historiques. Ces façades, construites par des ferblantiers, se composent d’éléments maintenus ensemble au moyen de la technique d’agrafage. La construction ne se distingue pas d’un toit métallique; l’ensemble de la surface de la façade est fermé et étanche à la pluie. Les façades métalliques construites selon cette technique ne sont pas autoporteuses et nécessitent donc un support plane afin de garantir la stabilité. Tableau 12: Les types de matériau les plus souvent utilisés pour le revêtement des façades Matériau Propriétés Zinc L’alliage zinc-titane est utilisé pour les revêtements de façades (part de zinc supérieure à 99,9 %). La patine varie de gris à bleu et empêche la tôle de zinc de se corroder davantage. Acier L’acier de construction normal doit être protégé de la corrosion en le galvanisant ou en le recouvrant d’un matériau synthétique. L’acier chromé représente une alternative, car il est inoxydable, mais cher. Aluminium Le métal léger est souvent utilisé pour le revêtement des façades. Il est résistant aux intempéries et a une longue durée de vie; il peut toutefois subir des déformations en cas de forte grêle. Cuivre et alliages Un matériau malléable que l’on trouve souvent dans des bâtiments historiques. Le processus de de cuivre corrosion est interrompu par une patine protectrice. Le cuivre n’est pas sans risque du point de vue écologique. 42 Illustration 38: Deux constructions de façades différentes, qui semblent se chevaucher. 43 Minimiser les ponts thermiques Les revêtements en métal doivent être fixés à une sous-construction. En outre, l’évacuation de la vapeur d’eau qui diffuse vers l’extérieur par les parois est un aspect particulièrement important dans un revêtement de façade relativement étanche à la vapeur tel que le métal. La sous-construction peut être en bois ou en des profils d’acier ou d’aluminium. Les ponts thermiques au niveau de la sous-construction et des éléments d’ancrage sont pratiquement inévitables. Afin de limiter autant que faire se peut les pertes de chaleur dues aux percements dans le matériau isolant, il convient d’optimiser la disposition et la forme des profils porteurs du point de vue de leur comportement en tant que ponts thermiques ainsi que de limiter le nombre de consoles. Ceci est particulièrement important pour les façades métalliques, étant donné qu’elles peuvent, en raison de leurs propriétés physiques, devenir des conducteurs, resp. des échangeurs thermiques de grande surface, ce qui n’est pas souhaitable. Comparés à d’autres matériaux utilisés dans la construction des façades, de nombreux métaux et alliages présentent une dilatation thermique considérable. La sous-construction doit donc être disposée de telle sorte que les mouvements des panneaux de façade puissent être absorbés sans que la façade n’en souffre. Il convient en outre de prévoir des joints suffisamment bien dimensionnés ainsi que des raccords coulissants. Comme pour toutes les façades ventilées, il est impératif de prévoir une protection contre les insectes, et ce, malgré les zones tampons nécessaires pour absorber la dilatation thermique. Les treillis métalliques ou les tôles perforées disposées aux raccords et aux joints empêchent la vermine de nidifier dans l’espace ventilé. Cassettes métalliques 500/600 mm Panneau isolant Flumroc DUO C Revêtement extérieur en tôle Cassettes métalliques 500/600 mm Panneau isolant Flumroc DUO C Revêtement extérieur en tôle Illustration 39: Isolation à une couche dans des cassettes métalliques. 44 Illustration 40: Les métaux déployés allègent les façades de grande surface. 45 La pierre naturelle On dispose d’un vaste choix de pierres naturelles pour la construction de façades. Les silicates durs ainsi que les calcaires et les grès durs et compacts conviennent particulièrement bien dans ce contexte, car ils résistent bien aux intempéries et aux contraintes mécaniques. Certaines roches métamorphiques comme le marbre peuvent perdre leur solidité et se déformer sous l’influence des intempéries. De telles roches requièrent donc une fixation qui soit spécialement adaptée à chaque pierre. Les pierres naturelles offrent une incroyable variété de couleurs et de structures. Les plaques de pierre peuvent ainsi être traitées de multiples manières: elles peuvent en effet être poncées, polies, taillées, sablées ou fendues pour n’en citer que quelques-unes. Les façades en pierres naturelles peuvent en outre être imprégnées, ce qui les rend résistantes aux intempéries. Trois types de construction Les pierres naturelles possèdent des propriétés physiques très différentes. Le calcul statique de la façade doit donc tenir compte des propriétés spécifiques de chaque matériau. Les points suivants sont cruciaux: ]] A quel point la pierre résiste-t-elle au gel et aux intempéries? ]] Quelle est sa résistance aux contraintes de l’environ­ nement (p.ex. pluies acides)? ]] Comment la pierre devient-elle patinée? ]] Le matériau sera-t-il encore disponible dans le futur (­réparations, entretien)? Les façades en pierre naturelle peuvent être érigées selon les trois modes de construction suivants: mur massif ancré autoporteur, revêtement cimenté avec ancrage et façade suspendue ventilée. Etant donné que les façades en pierre cimentée ne peuvent pratiquement pas être isolées, celles-ci sont réalisées actuellement essentiellement sous la forme de façade ventilée ou de mur massif à double couche. Tableau 13: Types de pierre pour la construction de façades Type de pierre Exemples et propriétés Roche magmatique P.ex. le granit, le basalte et les roches magmatiques se forment par cristalli­sation du magma. La plupart de ces roches sont des roches dures que l’on peut utiliser de ­multiples manières dans la construction. Roche sédimentaire Les roches calcaires et le grès sont des roches cohérentes et dures qui présentent une bonne résistance au gel. Les grès sont souvent sensibles aux influences de l’environnement. Roche métamorphique P.ex. le marbre, l’ardoise, le gneiss. Ces roches proviennent de roches magmatiques ou sédimentaires qui ont subi des ­changements de température et de pression (on les appelle donc également roches de transformation). Les roches métamorphiques possèdent des propriétés très ­différentes, nombre d’entre elles conviennent bien pour la construction de façades. 46 Illustration 41: La pierre naturelle enveloppe la façade bien isolée d’un immeuble de bureau. 47 Fixation métallique L’idéal: l’isolation minérale Les revêtements en pierre naturelle sont fixés au mur au moyen de systèmes d’ancrage en acier inoxydable ou en aluminium. On fait généralement appel à des systèmes de cadre (sous-constructions) ainsi qu’à des ancres. Pour la sous-construction, on utilise par exemple des rails métalliques perforés contre lesquelles les plaques de pierre sont fixées au moyen de broches. Cette méthode permet de décaler légèrement les plaques et de bien les ajuster, ce qui optimise l’aspect général de la façade. De tels systèmes de cadre conviennent également pour les façades de grande surface ainsi que pour les immeubles. La perte de chaleur par la façade dépendra de la section des ancres et de leur nombre. Etant donné la charge que doivent supporter les façades en pierre naturelle, il est toutefois difficile de réduire radicalement le nombre de ces ancres, comme on peut le faire dans les constructions de façades plus légères. La sécurité est en effet impérative en ce qui concerne la fixation de plaques de façades en pierre. L’ancrage avec un mortier et des consoles est plus simple: il prend en effet directement dans le mur et les plaques de pierre de la façade, et sont donc plus avantageux que les sous-constructions métalliques. Seuls des types d’acier inoxydable doivent être utilisés pour la sous-construction et pour l’ancrage. Crépi intérieur Béton 200 mm Panneau isolant Flumroc DUO Espace de ventilation Revêtement en pierre naturelle Panneau isolant Flumroc MONO Illustration 42: Compte tenu de leur poids, les plaques de pierre naturelle sont fixées au moyen de systèmes d’ancrage massifs en métal. 48 Il n’est pas possible de procéder à un jointoyage en ciment dur pour les façades en pierre en raison de la dilatation thermique. On utilisera donc des mastics compatibles avec la pierre. On peut également utiliser des joints ouverts pour les endroits qui sont soumis à des précipitations normales. Lorsque les façades sont exposées à des pluies battantes, il faudrait que les joints ouverts soient pourvus d’un composant hydrofuge. Les matériaux minéraux conviennent tout particulièrement pour l’isolation: ils présentent des propriétés optimales au niveau de la résistance au vent et du comportement à l’humidité, et complètent parfaitement la pierre naturelle. Façades en verre Le verre est utilisé pour de nombreux types de façade (opaques, translucides ou transparentes). Il permet donc des réalisations qu’il est impossible d’envisager avec d’autres matériaux. Les façades en verre sont très courantes dans la construction industrielle. Mais ce matériau est également utilisé dans la construction d’immeubles d’habitation en raison des nombreuses possibilités de réalisation qu’il offre. Le poids du verre nécessite toutefois des sous-constructions solides. Les bords extérieurs des châssis de fenêtres peuvent par exemple servir comme support de fixation pour les vitrages d’une façade. Les sous-constructions sont généralement réalisées en métal, auquel cas les ponts thermiques générés par les éléments d’ancrage devraient être réduits par des cales et des clips Thermostop. Les éléments en verre de grande surface peuvent être en outre stabilisés au moyen de profils fixés à l’arrière, ce qui leur confère une meilleure résistance au vent. Illustration 43: Les façades média permettent de présenter des images comme sur un écran Un impératif: des matériaux isolants stables de forme Les façades en verre doivent être dotées d’un espace de ventilation afin que la chaleur accumulée par le rayonnement solaire puisse être évacuée. Etant donné que la paroi extérieure qui se trouve derrière le verre de la façade peut parfois chauffer considérablement, les matériaux isolants à base de laine minérale conviennent tout particulièrement puisque leur forme et leur dimension ne changent pas, même soumises à des températures élevées. Pour qu’une façade en verre résiste également à la grêle et à d’autres influences de l’environnement, elle doit être réalisée avec un verre de sécurité. Non seulement ce type de verre rallonge la durée de vie des façades, mais il remplit également les normes de sécurité: il présente en effet une résistance élevée à la flexion ainsi qu’une résistance supérieure aux changements de température. S’il venait malgré tout à se briser, ce type de verre se subdiviserait en un filet d’agglomérats cohérents qui présente un faible risque de blessure. Châssis de fenêtre (fixation) Verres de sécurité émaillés teints Panneau isolant Flumroc DECO Stores Plaques d’aluminium composites Illustration 44: Tête de dalle avec linteau et rebord de fenêtre d’une façade en verre. 49 Façades en verre avec laine de pierre visible Etant donné que dans les façades en verre l’isolation qui se trouve à l’arrière reste visible, le matériau isolant doit répondre à des exigences élevées. Les panneaux isolants peints confèrent aux façades en verre une originalité incomparable. Le verre permet d’obtenir des effets très variés: opaques, ils changent de couleur selon l’incidence de la lumière, les panneaux isolants peints ne transparaissant que légèrement. Les verres transparents permettent eux aussi des jeux de couleurs très variés, aussi variés que les teintes que l’on aura données aux panneaux. La vaste gamme de couleurs utilisables – elles sont en principe toutes résistantes aux UV – en combinaison avec des verres traités selon différents procédés offre un choix pratiquement infini de façades. Certains effets optiques peuvent également être obtenus selon le type de montage de l’isolation que l’on aura choisi. On peut obtenir par ailleurs des effets supplémentaires en traitant spécifiquement la matériau isolant (surface lisse ou brute, joints ouverts ou fermés). sont simplement traités par un peintre qui met une couche de fond avant d’appliquer la couleur choisie. La structure à double couche des panneaux DECO – une couche inférieure élastique et une couche extérieure plus dure composée d’une structure en fibres ondulées – simplifie le travail sur le chantier. De même, la laine de pierre respecte les prescriptions particulièrement sévères en matière de protection incendie et ralentit la propagation des flammes en cas d’incendie. Cette propriété est de toute première importance pour les immeubles qui sont souvent pourvus de façades en verre. Appliquer la première couche et peindre Le matériau isolant qui se trouve derrière le verre de la façade doit être résistant aux UV et supporter des températures élevées, tout comme d’ailleurs la couleur de revêtement. Les matériaux isolants minéraux et les couleurs minérales remplissent tous deux ces exigences. Le panneau isolant Flumroc DECO a été spécialement développé pour les façades en verre. Après le montage, les panneaux Tableau 14: Variantes de façades en verre Opacité transparente et pas transparente pas transparente translucide mais translucide et pas translucide Types de verre verre de sécurité verre de sécurité verre de sécurité possibles simple, clair simple, parfois simple, émaillé sablé 50 Illustration 45: Immeuble avec façade vitrée et isolation thermique apparente, à Steinentorberg, à Bâle. 51 Enveloppe filigrane en matière synthétique Les façades textiles confèrent aux bâtiments un aspect homogène, indépendamment de la base de l’ancrage. La membrane protège l’enveloppe du bâtiment contre les intempéries. Le choix du matériau et de la couleur permet en outre diverses configurations possibles. Lorsqu’on regarde la façade noire pourvue du logo blanc de Keramikland, on ne soupçonne pas que l’enveloppe cache une rénovation réalisée a posteriori. Le contraste noirblanc entre l’arrière-plan et le logo souligne au contraire la Corporate Identity de ce fournisseur d’accessoires pour salles de bain haut de gamme. Le nouveau bâtiment d’exposition de Keramikland situé dans la zone industrielle de Cham n’est pourtant pas une nouvelle construction. Il s’agit en effet d’une rénovation d’un bâtiment industriel de deux étages, auquel on a ajouté un attique. Ce bâtiment abrite aujourd’hui des bureaux, une cafétéria et une surface d’exposition de près de 2500 m2. Un aspect uniforme La devise qui prévaut lorsqu’on songe à transformer un bâtiment est la suivante: «Conserver ce qui vaut la peine de l’être». C’est ainsi que l’on a pu réutiliser des parties de la sous-construction de l’ancienne façade en tôle – une combinaison d’éléments en bois, en métal et en briques. L’isolation en laine minérale a elle aussi été conservée; elle a simplement été renforcée par une couche de 20 cm du même matériau. Dans les parties supérieures, on a utilisé des panneaux isolants qui répondaient aux exigences plus sévères en matière de protection incendie. Les parties opaques de l’enveloppe ont été recouvertes d’une membrane perméable à la vapeur d’eau. Les zones des fenêtres de la façade assainie ont été en partie rénovées. Parmi les divers matériaux utilisés pour l’enveloppe du bâtiment figure également une membrane textile suspendue. Quelque 1000 m2 de surface de façade tendue soulignent la forme cubique du bâtiment avec son entrée principale. Tendu sur un cadre La sous-construction de la façade textile suspendue est limitée aux zones extérieures, ce qui a laissé toute latitude aux architectes pour réaliser l’enveloppe du bâtiment. La membrane PVC est tendue sur un cadre le long des bords du bâtiment (voir Illustration 47), une bande de l’enveloppe en béton restant visible dans la partie inférieure. Le cadre consiste en des profils en aluminium spécialement développés pour cette application. Ils permettent de tendre la membrane avec une force pouvant aller jusqu’à 150 kg par mètre courant. La tension des bandes de textile soudées à haute fréquence peut être ensuite ajustée au moyen de vis de réglage. La façade textile reste ainsi bien tendue, même lorsqu’il y a du vent. Les crochets métalliques sont fixés à des consoles ad hoc. Divers éléments tendus Outre la réalisation de grandes surfaces, les façades Système de tension Console Coupe-vent Panneau isolant Flumroc 1 Tension du textile FTP 35 textiles peuvent également être construites avec des systèmes de cassettes. Des éléments métalliques tendus avec des tissus sont combinés pour en faire une façade autoporteuse. La forme et la taille de ces éléments varient en fonction de l’esthétique que l’on souhaite obtenir. La sous-construction disponible permet d’ancrer la façade à cassettes avec différents systèmes de fixation. Illustration 46: La coupe verticale montre un système de tension ajustable qui maintient la membrane textile sur les bords. 52 Illustration 47: La halle de production de BikeTec AG où les fameux vélos électriques sont fabriqués. 53 Une protection translucide contre les intempéries La membrane textile ressemble à un fin tamis en tissu polyester recouvert de PVC. Le PVC présente deux avantages: on peut le souder et il résiste aux UV. Comme le tissu se présente sous la forme d’un treillis, il est translucide et n’empêche donc pas de voir à l’extérieur du bâtiment. Mais la façade textile de Keramikland sert également de protection solaire. Un écran anti-éblouissement est toutefois nécessaire selon la position du soleil. La membrane stoppe en outre la grêle et affaiblit la pluie battante. La façade textile suspendue sert ainsi de protection mécanique de la sous-construction. Le matériau utilisé, dont l’indice d’incendie est 6q.3, est donc considéré comme quasi incombustible et remplit ainsi les exigences de l’assurance-bâtiments et de la protection incendie. de la Croix-Rouge Internationale, une sorte d’énorme tente blanche, construit non loin de l’aéroport de Genève. Ses architectes souhaitaient que ce centre rappelle les tentes de la Croix-Rouge utilisées dans les zones de guerre et ont opté pour une façade textile. Le centre logistique est supporté par une structure en acier et béton armé. Des éléments en sandwich ont ensuite été utilisés pour l’enveloppe thermique. La membrane textile est tendue au-dessus de cette façade de béton. Elle forme une surface composée de triangles et de carrés irrégulièrement posés les uns à côté des autres. L’enveloppe blanche ventilée couvre l’ensemble presque jusqu’au sol et sa surface n’est interrompue que par les ouvertures des portes et des fenêtres. Cette enveloppe extérieure étanche fait également office de protection solaire, d’auvent et d’allège. Un centre logistique emblématique Si les façades textiles sont utilisées pour des assainissements, elles ouvrent également de nouvelles possibilités de réalisation pour les nouvelles constructions. On mentionnera ici à titre d’exemple le nouveau centre logistique Tableau 15: Types de façades textile Matériau Nom Tissu en polyester r­ ecouvert Tissu en fibres de verre Membrane imprimée avec du Bâche en polyester recou- de PVC (mesh ou tissu recouvert de téflon polyester recouvert de PVC verte de PVC grillage) (mesh ou tissu grillage) Stamisol FT 381 FT P 35 Divers (presque tous en Précontraint 1002 S polyester/PVC) Protection 5.3 (difficilement inflammable, 6q.3 (quasi incombustible, D’inflammable à difficilement D’inflammable à difficilement incendie faible dégagement de fumée) faible dégagement de fumée) inflammable inflammable Propriétés ]] Soudable à haute fréquence ]] Soudable avec accessoire ]] Soudable à haute ]] Soudable à haute ]] Disponible en standard en 27 couleurs ]] Stable aux UV de soudure à barres chaudes ]] Noir ou argenté ]] Stable aux UV ­fréquence ]] Imprimé en standard en 54 ]] Façades ]] Façades ]] Protection visuelle ]] Protection visuelle ]] Standard en diverses blanc et 4 couleurs couleurs ]] Stable aux UV sous ]] Opaque condition Application ­fréquence ]] Affiche publicitaire ]] Stable aux UV ]] Tentes (intégrable dans la façade ]] Halles textile) ]] Façades Mur apparent Les briques cuites sont un matériau de construction très ancien. Il y a plus de 10 000 ans, en effet, les hommes utilisaient déjà des briques en limon séchées à l’air pour bâtir leurs demeures. Les briques seront ensuite cuites pour produire le matériau que nous connaissons. Les constructions en brique sont résistantes et attestent de la longue tradition culturelle et architecturale dont jouit ce matériau, en particulier lorsqu’il reste apparent. On mentionnera ici à titre d’exemple le bâtiment du Parlement de la Principauté du Liechtenstein mis en service en 2008. Mais l’histoire de l’architecture moderne regorge elle aussi de constructions de ce type, comme celle conçues par Walter Gropius, Mies van der Rohe ou encore Frank Lloyd Wright. Les méthodes de fabrication moderne au moyen de robots développés par Fabio Gramazio et Matthias Kohler à l’EPF de Zurich en collaboration avec l’entreprise Keller AG, permettent des constructions innovantes à partir de ce matériau traditionnel: le projet d’immeuble d’habitation sis à la Eierbrechtstrasse, à ­Zurich, en est un bon exemple. La règle: construction à deux couches Aujourd’hui, on trouve en général des murs apparents dans les constructions à deux couches: la couche extérieure est en brique, la couche intérieure est la paroi qui fait office de mur porteur et l’isolation thermique est placée entre les deux. Il existe en outre des constructions monolithiques avec un mur d’isolation thermique. Ces constructions sont en fait un développement du support de maçonnerie avec couches de panneresses et couches de boutisses qui caractérisaient les façades classiques. La construction à deux couches nécessite l’ajout de joints de dilatation. Ceux-ci consistent le plus souvent en des joints verticaux qui peuvent également être utilisés comme éléments de design. La longueur des différentes portions de parois est en général limitée (de 8 à 12 mètres). Les facteurs suivants influent sur la disposition des joints de fractionnement: ]] longueur et hauteur des parois ]] emplacement et taille des ouvertures dans les parois ]] contrainte changeante de la couche extérieure (porteuse et non porteuse) ]] raccord des éléments de construction longs à la con­struction intérieure ]] couleur de la surface des façades Joints horizontaux et verticaux On prévoit en général des joints horizontaux et verticaux de 10 mm. Afin de compenser d’éventuelles déformations du matériau, il est recommandé de prévoir des joints de 12 à 13 mm pour des pierres pleines rustiques. Il est important que ces joints remplissent complètement les espaces et qu’ils soient étanches. Ces joints peuvent ensuite faire l’objet d’un traitement spécifique si on entend leur conférer une touche esthétique particulière (Illustration 51). Ancrages La couche extérieure doit être reliée à la construction porteuse afin de garantir la stabilité et la sécurité structurale de la construction. Les ancrages doivent donc pouvoir supporter les fluages de traction et de compression qui s’exercent perpendiculairement au mur ainsi que les mouvements dus aux changements de température qui s’exercent parallèlement au mur. L’ancrage doit en outre dévier dans la construction intérieure la charge due au vent qui s’exerce sur la couche extérieure. On peut obtenir cet effet avec des ancres spéciales pour double paroi et des renforts de joints. Façade en klinker Les klinkers sont des briques cuites à haute température. Elles absorbent peu d’humidité grâce à leur densité élevée et sont très résistantes au gel. Les klinkers conviennent donc pour des façades très exposées. Il est recommandé de prévoir un espace de tolérance de 2 cm entre l’isolation thermique et la couche extérieure en klinker. Au pied du mur et à sa couronne, cette couche est aérée, resp. ventilée avec de petites fentes verticales (Illustration 49). Une multiplicité de couleurs et de surfaces La structure, la couleur et la surface des briques apparentes et des klinkers varient selon le matériau brut utilisé et le traitement choisi. Les murs de brique sont montés selon des règles déterminées. Outre le design spécifique produit par les joints qui en résulte, ces derniers peuvent être peints de différentes couleurs. 55 Illustration 48: Immeuble de bureaux à Vaduz 56 Aussenschale in Sichtbackstein Aussenschale in Sichtbackstein Tolérance 2 cm Panneau Tolérance 2 cm isolant Flumroc DUO 1 1 1 14 1 1 1414 14 14 1 1 diminue de la propagation 2.Couche mortier des ondes acoustiques longitudinales p.ex. B 12/14 protéger la couronne du mur de l’humidité 14 1. La couche de séparation diminue la propagation des ondes acoustiques longitudinales 1. La couche de séparation Renfort deisolant joint Panneau Flumroc DUO p.ex. B 12/14 Renfort de joint 1 2.Couche de mortier protéger la couronne du mur de l’humidité 1. Enduit lisse de mortier 2. La couche de séparation diminue la propagation des ondes lisse acoustiques 1. Enduit de mortier longitudinales 2. La couche de séparation diminue la propagation des ondes acoustiques longitudinales Panneau isolant Flumroc DUO 1 25 A tracé de biais tracé de niveau étendu pressé fond continu lisse creusé 25 25 11 Ancrage pour double paroi p.ex. Ancrage articulé KEA Ancrage en spirale ZZ Ancrage pour Disposer les ancres à double paroi proximité desp.ex. joints Ancrage articulé KE de dilatation Ancrage en spirale ZZ Disposer les ancres à proximité des joints de dilatation A 25 11 A Panneau isolant Flumroc DUO 1 Joint de dilatation Joint de dilatation Illustration 49: Coupe verticale (en haut) et coupe horizontale (en bas) à travers un mur à deux couches avec une couche extérieure en brique apparente. Illustration 50: Différentes possibilités de réaliser des jointures. 57 Illustration 51: Immeuble résidentiel et immeuble de bureaux Mur en pierre Parois non chargées épaisseur brute de la paroi (mm) 50 60 75 100 parois chargées 125 150 175 200 Classes de résistance au feu pour des parois en briques contiguës crépie 1) EI 30 EI 60 EI 90 EI 120 REI 120 REI 120 REI 180 REI 180 non crépie 2) EI 30 EI 30 EI 60 REI 60 REI 90 REI 120 REI 120 1) crépi des deux côtés (min. 10 mm de chaque côté) avec ou sans cimentation des joints 250 300 365 REI 240 REI 180 REI 240 REI 240 REI 240 REI 240 2) paroi brute, joints cimentés Illustration 52: Résistance au feu du mur en brique: EI est approprié pour des parois non chargées, REI pour des parois chargées. Les classes de résistance au feu reposent sur les autres conditions suivantes: les valeurs s’appliquent pour un taux d’utilisation Ed/Rd < 6, pour un taux supérieur l’épaisseur de la paroi doit être augmentée de 25 mm au moins (Ed = valeur de calcul de la sollicitation au feu, Rd = valeur de calcul de la résistance du profilé), hw ≤ 27 tw pour les parois chargées et les piliers, hw ≤ 40 tw pour les parois non chargées. 58 La façade usine électrique Des modules solaires intégrés dans une façade produisent non seulement de l’énergie, mais en forment en même temps l’enveloppe. Les dépenses de montage sont semblables à celles d’une façade en verre. Les façades solaires deviendront une véritable alternative au fur et à mesure que les coûts des installations baisseront. Les installations solaires sont en principe posées sur le toit: c’est là en effet que le soleil brille le plus et que l’on y dispose du plus de surface. Dans les immeubles à plusieurs familles, la place disponible sur le toit n’est toutefois pas suffisante pour fournir le courant nécessaire. Si l’on excepte les petites maisons individuelles, la surface du toit de ces immeubles est extrêmement petite comparée à la surface utile et à la surface d’une façade. Les façades solaires ont certes un rendement moindre par mètre carré, en particulier en été, mais elles utilisent toute leur surface. La façade a une fonction clé L’intégration du photovoltaïque dans une façade peut se faire aussi bien lors d’une modernisation d’un immeuble que lors d’une nouvelle construction. On en trouve un bel exemple à Romanshorn: le bâtiment de la Alleestrasse 44 est le premier immeuble locatif en Suisse qu’un assainissement a transformé en une construction à énergie positive. Le concept d’énergie positive repose sur des Egalement pour des immeubles Les modules solaires doivent en principe être orientés au sud et avoir une inclinaison de 30 degrés. L’influence de l’inclinaison et l’orientation au sud est néanmoins relativement modeste: des tests ont en effet montré que, par exemple, une orientation à l’ouest n’est sanctionnée que par une perte de rendement de 15 % seulement; les modules montés sur la façade se comportent de la même manière. Il est toutefois important que les modules solaires ne soient pas ombragés par des arbres ou des immeubles voisins. Les façades revêtues de cellules solaires conviennent donc particulièrement pour les immeubles à plusieurs étages. Le rapport entre la surface de la paroi extérieure et celle du toit est un argument qui parle en faveur d’une telle configuration. Pour fixer les modules solaires sur le toit ou contre la façade, il faut une sous-construction. On veillera ici à ce que la partie du bâtiment qui est porteuse soit en bon état et qu’elle ne doive pas être assainie dans quelques années. Les installations photovoltaïques peuvent en effet atteindre une durée de vie de 25 ans. modules photovoltaïques posés sur la façade et des collecteurs solaires thermiques installés sur le toit pour le chauffage et l’eau chaude, ainsi que d’autres panneaux photovoltaïques. La nouvelle façade permet non seulement de produire du courant, mais également de réduire considérablement la consommation de chaleur de chauffage grâce à une isolation thermique efficace. Le bâtiment est en grande partie isolé avec de la laine de pierre d’une épaisseur de 28 cm pour la façade, de 20 cm pour le plafond de la cave et de 30 cm pour le toit. La valeur U moyenne des parois extérieures est désormais de 0,1 W/(m2 K), et celle des fenêtres de 0,5 W/(m2 K). Egalement pour le revêtement des façades Les panneaux photovoltaïques forment l’enveloppe extérieure du bâtiment côté sud et ouest. Les architectes du bureau Viridén + Partner AG ont pu utiliser ici des modules de forme standard disponibles dans le commerce. Des modules qui conviennent parfaitement pour le revêtement des façades: les cellules solaires sont en effet résistantes aux intempéries et à la grêle; de plus, combinées avec une isolation thermique incombustible, elles remplissent les exigences les plus élevées en matière de protection incendie. Ce projet a toutefois requis un solide savoir-faire au niveau de la planification, car il s’agissait de placer sur la façade des modules photovoltaïques aux dimensions standard et de faire en sorte que l’aspect soit homogène. La façade est construite comme une façade ventilée. Les modules sont maintenus au moyen de pinces de fixation en aluminium et la construction est pratiquement la même que pour d’autres façades ventilées. Un excédent de courant électrique Grâce à l’espace de ventilation, les cellules solaires chauffent moins, ce qui a un effet positif sur le rendement de l’installation, qui est de 18 % au maximum. L’installation photovoltaïque occupe une surface totale de 405 m2 et fournit une puissance de 81 kWpeak. Le bâtiment produit donc chaque année environ 58 500 kWh de courant. 59 Grâce à la bonne isolation thermique, à l’utilisation de l’énergie solaire et d’appareils électroménagers de la meilleure classe d’efficience qui soit, on enregistre même un excédent de courant électrique: environ 4 000 kWh par année, ce qui représente autant que l’électricité consom- mée par un ménage de quatre personnes. Ce même bâtiment consommait auparavant 25 000 l de mazout par année. Aujourd’hui, grâce à une façade innovante et aux collecteurs solaires installés sur le toit, il produit un excédent d’énergie. Illustration 53: Modernisé et transformé en une construction à énergie positive: un immeuble locatif à Romanshorn 60 Illustration 54: Façade recouverte de modules photovoltaïques. Panneau isolant Flumroc DUO Ouverture de ventilation Châssis en aluminium thermolaqué Stores à lamelles Pince de fixation PV Module PV Construction de la façade Sous-construction PV au niveau de la ventilation Illustration 55: Les modules photovoltaïques de la façade solaire sont suspendus à un profil en aluminium. 61 Illustration 56: La destination touristique du Petit Cervin est un peu plus près du soleil. Une situation qui signifie un apport en énergie solaire sensiblement plus élevé que cela ne serait possible sur le Plateau. Deuxième peau pour climat d’altitude La plus haute façade solaire d’Europe se trouve à 3883 mètres d’altitude, sur le Petit Cervin, au-dessus de Zermatt (Illustration 56). On y jouit non seulement d’une vue imprenable sur 38 sommets de 4000 mètres, mais les conditions météo extrêmes qui y règnent sont particulièrement rudes, notamment avec des vents qui peuvent souffler jusqu’à 300 km/h. Des conditions extérieures que les visiteurs ne perçoivent pas grâce à l’épaisse double façade dont cette construction est dotée. Le bâtiment a été construit avec des éléments en bois préfabriqués et posés sur un socle de béton. La construction en bois est dotée d’une enveloppe épaisse isolée avec de la laine de pierre de 52 cm d’épaisseur et des fenêtres à triple vitrage isolant. Afin de garantir l’étanchéité de l’enveloppe dans des conditions météo extrêmes, la construction comporte une deuxième peau en verre et en métal. La façade extérieure est constituée d’un système poteaux/traverses avec rebords de fenêtres conti- 62 nus en verre de sécurité composite, de tôles d’aluminium éloxées et de panneaux solaires côté sud. Grâce à la structure de la façade SSG (structural-sealant-glazing), aucun couvre-joint ne peut ombrager les modules photovoltaïques. Les joints à lèvres en silicone spécialement développés pour ce bâtiment sont placés entre les différents éléments de vitrage de l’enveloppe extérieure entièrement plane. L’orientation au sud de la façade et son inclinaison de 70 ° lui donnent un rendement élevé, au point que le bâtiment présente un bilan énergétique positif. La sous-construction de la façade poteaux/traverses est utilisée pour dissiper la chaleur et abriter le câblage des panneaux solaires. La chaleur qui provient de la ventilation de l’enveloppe extérieure de la façade sert à préchauffer l’air frais pour le bâtiment. La façade sud fonctionne donc comme un collecteur d’air thermique, ce qui permet de réduire les besoins d’énergie de chauffage. On obtient en même temps un effet rafraîchissant qui améliore le rendement des cellules solaires. La technique pour la construction durable Flumroc recommande des solutions durables aux architectes et aux maîtres d’ouvrage, et montre l’exemple en rénovant son immeuble de bureaux selon les mêmes principes. Avec des sous-constructions adaptées. Un cours de bonnes pratiques La centrale Flumroc offre aux architectes et aux constructeurs de façades une excellente leçon de choses. L’enveloppe du bâtiment comporte en effet cinq différents systèmes d’isolation hautement performants: Les façades sud-est, sud-ouest et nord-est sont ventilées. Isolation avec des panneaux DUO Flumroc de 30 cm d’épaisseur. Les modules photovoltaïques suspendus sont fixés à des sous-constructions innovantes en deux versions. La façade nord-ouest est compacte et dotée d’une isolation thermique crépie. Ce n’est que grâce à la grande stabilité de forme de la laine de pierre utilisée que ces couleurs foncées sont possibles. Construction: brique 15 cm; isolation thermique Flumroc COMPACT 32 cm; crépi extérieur 0,7 cm, resp. 1,5 cm. Les terrasses praticables sont protégées avec de la laine de pierre Flumroc et isolation sous vide. Construction: plafond en béton 34 cm; isolation thermique Flumroc FBD 550 14 cm; isolation sous vide 2 fois 2,5 cm; isolation thermique avec pentes Flumroc MEGA 2 cm à 10 cm; 2 couches d’étanchéité bitumes polymères 1 cm; membrane de séparation 0,5 cm; remplissage avec compensation de la hauteur de 3 à 5 cm; plaques de béton 4 cm. Toit plat: Le bord du toit a été surélevé afin de pouvoir monter des modules photovoltaïques dans la même grille; une solution raffinée qui permet de disposer de plus d’espace pour une isolation thermique supplémentaire. Construction: plafond en béton 22 cm; isolation thermique Flumroc FBD 550 36 cm; isolation thermique Flumroc MEGA 6 cm (cale d’isolation le long du bord du toit, Flumroc MEGA 8 à 6 cm); 2 couches d’étanchéité bitumes polymères 1 cm; élément de drainage 2 cm et substrat végétal pour toiture verte 8 cm ou tapis de caoutchouc recyclé 1 cm et gravier rond 6 cm pour fixer le système de montage des modules photovoltaïques. Isolation du plafond de la cave avec 20 cm de TOPA Flumroc. Sous-construction Dans les constructions de parois extérieures hautement isolées, la plupart des pertes de chaleur se font davantage par les ponts thermiques que par les parois peu protégées. Dans une façade ventilée avec une sous-construction en aluminium avec Thermo-Stopper, 40 % des pertes sont à mettre sur le compte des ancres de fixation (épaisseur d’isolation 30 cm). Pour une épaisseur d’isolation de 14 cm, ces pertes ne sont que de 25 %. Ce qui est encore beaucoup lorsque l’on sait que des systèmes comme GFT Thermico de Gasser Fassadentechnik ou RSD de Rogger Fasteners réduisent les pertes à quelques petits pour cent. Illustration 57: La façade ventilée avec le système GFT Thermico, qui réduit presque à zéro les pertes dues aux ponts thermiques. Les modules photovoltaïques sont suspendus à la construction. 63 Illustration 58: Les bandes de cellules solaires couleur anthracite définissent l’identité visuelle de l’immeuble de bureaux du pays de Sargans. Beaucoup de lumière et de courant proviennent des fenêtres et des onduleurs installés dans le bâtiment. Pour faciliter le travail. 64 Un projet phare à Flums Le fabricant de produits isolants Flumroc est étroitement lié au pays de Sargans. Depuis des décennies, on produit à Flums de la laine de pierre pour l’isolation thermique de bâtiments et d’installations. Les spécialistes de l’entreprise sont parvenus à optimiser, en plusieurs étapes, le processus de production, au point qu’il Confort, santé, écologie et est désormais possible d’en fabriquer fonction de modèle en un. de manière très efficiente du point de vue énergétique, avec une part considérable d’énergies renouvelables provenant de la force hydraulique et de cellules solaires. La grande installation photovoltaïque placée au-dessus de l’aire logistique atteste de cet engagement. Avec la transformation de son siège principal en bâtiment à énergie positive, Flumroc donne un nouveau signal pour la mise en œuvre conséquente de ses objectifs en matière de durabilité. Construire pour l’avenir «A partir de l’année 2020, les nouveaux bâtiments doivent autant que possible produire eux-mêmes l’énergie qu’ils consomment», stipulent dans leurs lignes directrices les directeurs cantonaux des départements de l’énergie. Flumroc a pris ces exigences à la lettre, même si son propre immeuble de bureaux a plus de 30 ans. La rénovation globale de ce dernier a permis de remplir les trois critères clés de la construction durable, à savoir: l’apport en énergie grise est faible pour les mesures de construction, car la structure de base du bâtiment reste. Deuxièmement, l’objet est qualifié comme une construction à énergie positive et, troisièmement, la rénovation de l’immeuble en fait une construction durable, c’est-à-dire utilisable pour des décennies. Quatre objectifs clés Les mesures architecturales ont été conçues et mises en œuvre pour garantir un maximum de confort de travail pour les collaboratrices et les collaborateurs, ainsi que des places de travail qui aient de faibles impacts sur l’environnement. En voici les quatre principaux objectifs: Modèle: Le bâtiment rénové s’inscrit dans le cadre de la stratégie énergétique 2050, il est modulable et a donc un caractère exemplaire. Concept de mise en oeuvre: Très bonne isolation thermique, production de courant à partir du photovoltaïque et des installations techniques modernes. Architecture: Une intégration esthétique des cellules solaires dans l’enveloppe du bâtiment. Confort des utilisateurs: Des conditions de travail améliorées – air ambiant, lumière naturelle, plans – ainsi qu’une nouvelle zone clients. Tous ces critères peuvent se combiner dans le cadre d’une rénovation globale. Autrement dit: confort, santé, écologie et fonction de modèle en un. Pour Flumroc, l’immeuble de bureaux rénové offre bien davantage que plus de places de travail confortables et rationnelles, c’est également une puissante profession de foi à l’égard du site de Flums et un projet phare qui indique une portée qui va bien au-delà du pays de Sargans: avec l’énergie positive vers un futur énergétique durable. 65 Illustration 59: L’immeuble de bureaux entièrement rénové est une construction du futur. Flumroc montre ainsi que le concept fonctionne dans la pratique, qu’une bonne architecture est possible et que le confort des usagers n’est pas un vain mot. 66 Annexe Sources des illustrations N° 13, 18 + 37: Ernst Niklaus Architekten, photos: Hannes Henz N° 14: Foto: Julien Hamad-Gibert N° 30: Eternit N° 32: Rockpanel N° 34: Renggli AG N° 38: Nadig U. + H. Fassadentechnik AG N° 40, 41, 45, 48 + 51: Flumroc SA N° 43: FRERICHS GLAS GmbH N° 47: BikeTec AG N° 49 + 52: Swissbrick AG N° 53 + 54: Viridén + Partner AG N° 56: Bron Helbling Fotografie N° 58 + 59: L’immeuble de bureaux Flumroc SA 67 FLUMROC AG,Industriestrasse 8, Postfach, CH-8890 Flums, Tel. 081 734 11 11, Fax 081 734 12 13, [email protected] FLUMROC SA, Route du Bois 1, Case postale 94, CH-1024 Ecublens, Tél. 021 691 21 61, Fax 021 691 21 66, [email protected] 12.14 f G 1’000 Imprimé sur du papier blanchi sans chlore. www.flumroc.ch Sous réserve de modifications. En cas de doute, veuillez prendre contact avec nous. Les exemples d’applications décrits dans ce document ne peuvent pas prendre en compte des conditions particulières et sont donc donnés sans garantie.