Chez 475, nous prêchons qu'une enveloppe continue, étanche à l'air, isolée et sans pont thermique est essentielle pour les bâtiments à haute performance. Bien que notre ancien garage de Brooklyn modernisé n'atteigne pas le niveau de performance que nous aimerions généralement voir, cela ne nous a pas empêchés de mettre en œuvre les meilleures pratiques alors que nous améliorons progressivement le bureau.
Nos puits de lumière originaux étaient indicatifs du puits de lumière typique du toit en croupe de Brooklyn. Verre monocouche avec renfort en maille, anciens cadres en acier et dessus ventilé. Si vous avez suivi le 475, vous savez que c'est un sacrilège absolu, un gros trou dans votre enveloppe… inacceptable !
Bien sûr, ces unités ont été construites selon l'ancien paradigme de la construction. Si ces unités n'étaient pas ventilées, l'air chaud monterait au plafond et serait piégé sous la vitre. Étant donné que la seule couche de verre a une faible valeur U, l'air chaud se condenserait sur la surface froide, provoquant des problèmes de croissance de moisissures et de dégâts d'eau potentiels.
La solution de ventilation a permis à l'air chaud de s'échapper, égalisant ainsi la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur. Cela a évité le problème de condensation mais a ignoré l'énergie gaspillée soufflée à travers le toit.
Nous avons examiné de près ce phénomène de gaspillage d'énergie en action. Notre imagerie thermique des puits de lumière d'origine a décrit exactement ce à quoi nous nous attendions.
- La plus grande zone de fuite de chaleur est indiquée sur le faîte du puits de lumière où se trouve l'évent.
- Ceci est suivi de près par l'énergie s'échappant à travers chaque partie du cadre en acier.
- Enfin, nous pouvons voir une bonne quantité de perte de chaleur à travers les vitres elles-mêmes.
Cette répartition et cette hiérarchie des zones problématiques s'alignent parfaitement sur ce que nous attendons de la philosophie de la science du bâtiment 475. Le transfert de chaleur dans les bâtiments peut se produire de 3 manières principales :
- Perte de chaleur par CONVECTION
- Perte de chaleur par CONDUCTION
- Gain de chaleur par RAYONNEMENT
Les anciens puits de lumière d'origine reflètent la perte de chaleur de deux manières, la conduction et la convection (nous reviendrons plus tard sur les gains de chaleur par rayonnement).
Perte de chaleur par CONVECTION
La plus grande quantité de chaleur est transférée par convection. Alors que l'air chauffé à l'intérieur de notre bureau montait jusqu'au plafond, la lucarne ventilée permettait à l'air de s'échapper vers l'extérieur. Cet air échappé a créé un vide, ou une pression négative, à l'intérieur de notre bâtiment. Cette pression négative a créé une boucle de convection, forçant l'air froid extérieur à être aspiré à travers notre enveloppe qui fuit, remplissant le vide et obligeant notre fournaise surdimensionnée à fonctionner deux fois plus longtemps pour chauffer cet air entrant. L'air nouvellement conditionné est victime du même processus, montant et s'échappant par l'évent, perpétuant le cycle de la boucle de convection. L'air transportant toute l'énergie thermique que nous y avions pompée avec notre fournaise s'échappait !
Le plus grand responsable des déperditions de chaleur est… vous l'avez deviné : le manque d'étanchéité à l'air ! Notre devise, « keep it tight », n'est pas une campagne de marketing à la sauvette, elle est enracinée dans la science, les données et l'expérience du monde réel. La perte de chaleur au faîte ventilé est plus apparente parce que la chaleur (et l'humidité) se déplace par convection à des vitesses élevées. C'est pourquoi nous mettons l'accent sur Make it Tight et Make it Right !
Bien que l'étanchéité à l'air soit la base d'une haute performance, ce n'est pas le seul facteur. Pour en revenir à l'image thermique, nous pouvons voir qu'il y a une fuite thermique importante du cadre.
Perte de chaleur par CONDUCTION
Le style de construction ancien a une charpente en acier qui touche à la fois l'environnement intérieur et extérieur, créant un pont thermique massif. L'acier, grand conducteur, transporte l'énergie thermique de l'intérieur directement vers l'extérieur, un peu comme une autoroute thermique ou un « pont ». Ce type de perte de chaleur se produit par conduction. Le problème avec le cadre n'est pas unique à cette unité, et de nombreux fabricants de fenêtres et de puits de lumière contemporains n'ont toujours pas corrigé ce défaut.
Pour cette raison, nous devions être prudents dans le type d'unité que nous choisissions pour remplacer nos anciens puits de lumière. Nous avions besoin de la solution la plus performante, utilisant les dernières connaissances en science du bâtiment et une conception sans pont thermique. Pour cela, nous nous sommes appuyés sur nos partenaires de confiance chez Lamilux. Ils sont le premier fournisseur mondial de puits de lumière pour toits plats certifiés Passive House. Leur ingénierie et leurs détails d'experts fournissent les solutions les plus performantes pour les applications difficiles. Le toit défectueux du 475 était l'un des défis que nous savions que Lamilux pouvait résoudre.
Nos puits de lumière de remplacement ont été conçus pour faciliter le remplacement des unités existantes. Nous avons sélectionné la série FE avec costière adaptable FIT-3. Les unités FE sont des lucarnes pour unités de toit plat avec des cadres en aluminium à rupture de pont thermique et des vitrages isolants à triple ou double vitrage. 475 spécifiait le FE avec une bordure en fibre de verre isolée intégrée. Cependant, puisque nous voulions minimiser les perturbations dans notre bureau, nous avons décidé de conserver les bordures en bois d'origine. L'adaptateur FIT-3 nous a permis de fabriquer le cadre à rupture de pont thermique à la taille exacte de la costière.
INTELLO X a été installé avant la mise en place des puits de lumière pour assurer un pare-air continu autour des unités
Vissage du cadre Lamilux sur mesure à la costière en bois existante.
L'installation était aussi simple que de placer les unités dans les bordures en bois existantes.
Poursuivre l' INTELLO X à l'intérieur du bâtiment, en le collant au pare-air intérieur INTELLO PLUS existant.
L'objectif en spécifiant cette unité était de maximiser les valeurs d'étanchéité et d'isolation de la lucarne tout en minimisant le potentiel de ponts thermiques. Nous avons décidé d'utiliser un grand IGU plat au lieu des multiples panneaux de toit en croupe. Alors que Lamilux a la capacité de fabriquer des unités de toit en croupe, nous avons décidé de simplifier la conception et de réduire la quantité de cadre nécessaire pour la lucarne. Cela permet non seulement à plus de lumière d'entrer dans le bâtiment, mais maximise également la surface vitrée. L'unité de verre isolé continu a une meilleure valeur U que l'interruption du verre avec des cadres intermittents.
N'oubliez pas que les cadres sont toujours la partie la plus faible d'une fenêtre, moins vous avez de cadre, meilleure est la valeur de la fenêtre U.
Pour notre verre, nous avons sélectionné un verre à isolation solaire à double couche avec un rapport de 60:30 entre la transmission visuelle et le gain de chaleur solaire. Le faible gain de chaleur solaire a été sélectionné pour réduire la surchauffe estivale.
Gain de chaleur par RAYONNEMENT
Cela remonte au 3ème mode de transfert de chaleur : le rayonnement. Avec un SHGC de 0,3, nous ne permettons qu'à 30 % de l'énergie solaire d'entrer dans le bâtiment. C'était important car nous n'avons pas d'ombrage extérieur sur le bâtiment. Une autre caractéristique que nous avons sélectionnée était un pas intégré de 3 degrés qui empêche l'eau stagnante de s'accumuler sur les unités.
Nos nouveaux puits de lumière répondent aux trois modes de transfert de chaleur :
- Convection : L'étanchéité à l'air du puits de lumière est continue et s'intègre parfaitement à notre membrane intérieure Intello Plus.
- Conduction : Notre passage à une vitre continue réduit considérablement la quantité de ponts thermiques du cadre. Le cadre extérieur que nous avons est minimisé et isolé, ce qui réduit considérablement la quantité de chaleur qui y est conduite. La partie la plus faible de l'assemblage provient de la bordure en bois d'origine que nous avons décidé de laisser. Cela aurait pu être évité en utilisant le support en fibre de verre isolé standard.
- Rayonnement : le revêtement à faible émissivité sur le minimise la quantité de chaleur qui peut le traverser.
Le résultat final a validé nos choix de conception et reflète la façon dont des connaissances simples en science du bâtiment peuvent se traduire en résultats concrets.
