Parce que l'étanchéité à l'air est si fondamentale pour la performance, il est déconcertant de lire le rapport récemment publié par la Building Science Corporation - en collaboration avec PHIUS - Climate-Specific Passive Building Standards . Le rapport donne un traitement particulièrement déroutant et superficiel de l'étanchéité à l'air - un traitement qui prétend proposer une modification des mesures d'étanchéité à l'air développées par PHI au service d'une nouvelle norme PHIUS.
Étant donné que les passages sont courts, voici les trois cas distincts où l'étanchéité à l'air est abordée dans le rapport :
À la page 4 :
« L'exigence d'étanchéité à l'air découle de la prise en compte de la durabilité du bâtiment et du risque de moisissure. L'étude des fuites d'air dépasse le cadre de ce rapport, qui se concentre sur le conditionnement de l'espace.
À la page 32 :
« Les principales priorités pour les travaux futurs à ce stade sont : …5. Etudes sur l'assouplissement des critères d'étanchéité à l'air par le climat. Encore une fois, l'exigence d'étanchéité à l'air est motivée par le risque d'humidité (les économies d'énergie étant un avantage secondaire). Il va de soi que le seuil de danger dépendrait du climat. En outre, il peut être approprié de revoir le protocole d'essai sur le terrain : peut-être que l'essai devrait être effectué de deux manières différentes : l'un à des fins de modélisation énergétique réaliste quant aux fuites en fonctionnement normal, et un autre protocole pour la durabilité, en se concentrant sur les fuites à travers les assemblages, avec plus de choses non menaçantes comme les seuils de porte et les amortisseurs de ventilation scotchés.
À la page 33 :
« 6.1 Résumé - … 1. L'exigence d'étanchéité à l'air a été reconsidérée sur la base de la prévention des risques d'humidité et de moisissure, à l'aide de simulations hygrothermiques dynamiques à publier par ailleurs. Le changement proposé est d'une limite de 0,6 ACH50 à 0,05 CFM50 par pied carré de surface d'enveloppe brute. Cela permet à l'exigence d'étanchéité à l'air d'évoluer de manière appropriée en fonction de la taille du bâtiment. Auparavant, un bâtiment plus grand qui répondait à l'exigence de 0,6 ACH50 pouvait en réalité présenter jusqu'à sept fois plus de fuites qu'une petite maison unifamiliale qui testait la même chose.
Martin Holladay, en écrivant une critique du rapport publié dans GreenBuildingAdvisor , a contesté l'idée que l'étanchéité à l'air est, comme l'écrit BSC/PHIUS, « motivée par le risque d'humidité (les économies d'énergie étant un avantage secondaire) ». Martin dit "Au lieu d'abandonner la base de Feist pour établir un objectif d'étanchéité à l'air, le comité PHIUS semble l'avoir adopté - tout en notant simultanément que l'objectif devra être modifié si l'argument de sa base est retenu."
Nous pensons que le rapport BSC / PHIUS et l'examen de Martin interprètent mal l'accent que le Passive House Institute (PHI) met sur le risque d'humidité et les limites d'étanchéité à l'air qui en résultent. Le rapport BSC/PHIUS a pour objectif de créer une nouvelle norme PHIUS à partir de la norme Maison passive de PHI. Et comme nous le verrons, en se concentrant ostensiblement sur le risque d'humidité, BSC/PHIUS justifie le passage de la métrique d'étanchéité à l'air de l'ACH50 volumétrique à la fuite de surface CFM50/SF, ce qui ne donne pas par hasard un soulagement apparent à ceux qui tentent de certifier les petites maisons, car la surface la mesure de surface est moins stricte pour les petites maisons que la norme volumétrique .6ACH50. (Plus d'informations à ce sujet ci-dessous.)
Il ressort clairement des écrits de PHI et d'autres rapports de BSC que le niveau d'étanchéité à l'air atteint a de grands effets sur l'efficacité, le confort et la qualité de l'air intérieur - mais que oui, la protection contre l'humidité est primordiale. Ainsi, alors que la marginalisation de l'efficacité semble convenir à l'agenda du rapport BSC/PHIUS, elle fournit un faux contexte, et est donc inutile.
Premierement ne faites pas de mal
PHI a écrit que :
- "En ce qui concerne la construction économe en énergie, l'étanchéité à l'air n'est pas un passe-temps, elle est vitale pour empêcher la pénétration d'humidité dans les éléments de construction." ( ici ) [Souligné par PHI.]
- "Un bâtiment parfaitement étanche à l'air assurera une ventilation et des températures favorables tout en prévenant les dommages causés par l'humidité." ( ici )
Une meilleure façon de penser à l'accent mis sur la prévention des dommages causés par l'humidité est de considérer le serment du médecin : d'abord ne pas nuire . En rendant les bâtiments plus efficaces, nous augmentons les niveaux d'isolation, rendons les assemblages d'enceintes plus froids, réduisons leur potentiel de séchage et augmentons ainsi le risque de dommages causés par l'humidité. L'étanchéité à l'air est "essentielle" pour améliorer cette condition - nous permettant de fabriquer en toute sécurité des enceintes de bâtiment très efficaces. Premierement ne faites pas de mal.
Les Allemands s'attendent à ce que leurs bâtiments durent 100 ans ou plus, ce qui signifie pratiquement a priori que l'étanchéité à l'air viserait d'abord à prévenir les dommages causés par l'humidité. Cependant, tout comme on attend d'un médecin qu'il fournisse des résultats positifs allant bien au-delà de l'innocuité, l'étanchéité à l'air est également censée, en tant que fonction essentielle, fournir des avantages supplémentaires qui définissent un bâtiment à haute performance - tels que la qualité de l'air intérieur, le confort, la résilience et efficacité. Ce ne sont pas des "avantages secondaires".
Cela vaut la peine de jeter un coup d'œil rapide sur ces autres avantages et sur l'avantage de la protection contre l'humidité.
Qualité de l'air intérieur
Le seul moyen simple et prévisible de contrôler la qualité de l'air est qu'il existe dans un environnement hermétique. Par conséquent, une enceinte hermétique est une condition préalable pour un air intérieur fiable et de haute qualité. Couplé à une ventilation équilibrée à récupération de chaleur à haut rendement, chaque pièce peut avoir les faibles niveaux de polluants souhaités. Il devrait toujours être possible d'utiliser la ventilation naturelle, mais cela devrait être une option discrétionnaire - selon le souhait des occupants, et non par nécessité, car le vent peut ne pas souffler lorsque vous en avez besoin.
Confort
Les courants d'air et le bruit sont de grandes nuisances. Et de gros systèmes de chauffage et de refroidissement sont inutilement déployés pour surmonter les courants d'air, ce qui aggrave souvent le problème du bruit. Grâce à l'étanchéité à l'air, les courants d'air sont éliminés dans une mesure telle que les systèmes mécaniques sont minimisés tout en offrant un niveau de confort thermique que les occupants n'avaient généralement pas connu auparavant - car les bruits extérieurs disparaissent pratiquement. C'est cette "silence thermique et sonore" qui peut procurer un "moment aha" viscéral à beaucoup.
Résilience
Parce que nous nous attendons à ce que les cas de conditions météorologiques extrêmes augmentent à mesure que le changement climatique s'aggrave, la résilience est un objectif de plus en plus important. Le groupe de travail sur la résilience des bâtiments de la ville de New York a décrit cette qualité importante comme Maintenir des températures habitables sans électricité (# 26) après que des pannes de courant généralisées causées par le super ouragan Sandy aient forcé de nombreuses résidences à fuir leurs maisons par temps froid d'hiver. Nous avons expérimenté la puissance de l'étanchéité à l'air pour offrir une telle résilience lors d'un mois de décembre très froid plusieurs années plus tôt, alors que nous avions atteint une étanchéité à l'air de 1ACH avant l'installation de l'isolation thermique - l'intérieur de la maison maintenait des températures dans les années 50 - chauffé par des corps d'entrepreneurs, la lumière ampoules et lumière du jour. Pas besoin de fuir.
Efficacité
La maison passive est une norme d'efficacité énergétique après tout. Quelle est donc l'importance de l'étanchéité à l'air en termes d'efficacité ? Pour le savoir, prenons l'exemple de la première Maison Passive, Darmstadt Kranichstein[4]. Comparons ce qui arrive à l'efficacité du bâtiment lorsque nous ajustons le niveau d'étanchéité à l'air par rapport aux niveaux d'isolation. Le bâtiment est super isolé et très étanche, à une valeur testée de 0,22 ACH50, avec une demande de chaleur de 14kWh/m2a et une charge thermique de 10W/m2 comme indiqué dans le Passive House Planning Package ou PHPP.
- Laissons d'abord la limite d'étanchéité à l'air mais réduisons de moitié les niveaux d'isolation au niveau du sol, des murs et du toit. Le résultat est une demande de chaleur de 29kWh/m2a et une charge thermique de 17W/m2.
- Maintenant, si nous conservons à la place les niveaux de super-isolation d'origine mais réduisons simplement l'étanchéité à 3ACH50, nous obtenons une demande de chaleur de 27kWh/m2a et une charge de 25W/m2 - correspondant pratiquement à l'effet d'enlever la moitié de l'isolation !
De ces résultats, nous serions en droit de conclure que l'étanchéité à l'air a un impact sur l'efficacité disproportionné par rapport à son coût et à ses efforts relatifs. En fait, des équipes expérimentées concevront dans de très bons chiffres d'étanchéité à l'air, bien en dessous de la limite de 0,6, réalisant ce que nous pourrions considérer comme le premier cas de véritable "ingénierie de la valeur".[4]
Le physicien allemand Helmut Wagner a écrit qu'une étude réalisée en 1989 par l'Institut de physique du bâtiment de Stuttgart (DBZ 12/89, page 1639ff) a montré que des fissures relativement petites (3 mm de large) dans les couches de contrôle de l'étanchéité à l'air peuvent produire jusqu'à 10 fois moins d'isolation. (ainsi qu'une charge d'humidité nocive plus de 1000 fois supérieure à ce qui était possible avec la seule charge de diffusion).[5] De même, nous comprenons qu'une fissure de seulement 1 mm dans l'étude de Stuttgart a produit une réduction de la valeur thermique de 4,8 fois (une valeur plus conservatrice, mais toujours frappante, à laquelle nous avons tendance à nous référer). 4,8 fois la réduction est une enceinte de bâtiment différente - c'est effectivement un bâtiment différent.
BSC s'est lancé dans son propre projet de recherche métrique thermique qui tente de quantifier dans des conditions de laboratoire les effets réels des fuites, entre autres facteurs, sur les assemblages isolés. Martin Holladay a décrit la complexité du problème et les résultats préliminaires dans GreenBuildingAdvisor , en écrivant : "L'effet en pourcentage est beaucoup plus important sur les murs à valeur R élevée car les flux de chaleur étaient plus faibles au départ", a déclaré Schumacher. "Ainsi, avec une valeur R plus élevée murs, il est plus important de prendre soin de la circulation de l'air." Et, "Selon un résumé publié par BSC," Tous les assemblages muraux subissent une perte de performance thermique en raison du mouvement de l'air à travers l'assemblage. Cela est vrai pour tous les assemblages testés, quel que soit le type de matériau isolant utilisé (par exemple, cellulose, fibre de verre, ocSPF, ccSPF, XPS). L'impact énergétique du flux d'air dépend du chemin d'écoulement, de l'interaction entre l'air et les matériaux solides dans l'assemblage et de la valeur R installée de l'assemblage.
Et Passive House Consultant, Graham Irwin d' Essential Habitat a présenté un argument convaincant lors de la North American Passive House Network Conference 2014 : cette étanchéité à l'air extrême peut offrir des avantages significatifs dans un endroit comme San Diego en Californie où l'humidité/moisissure n'est généralement pas un problème majeur, et la ventilation naturelle est facilement disponible. Graham montre que parce que l'étanchéité à l'air coupe efficacement les pics de charge de chauffage de pointe qui se produisent encore, une réduction spectaculaire du système de chauffage est toujours possible, avec une isolation minimale. Graham a conclu qu'à travers la Californie, l'étanchéité à l'air est le « levier » le plus important affectant la demande et la charge de chauffage.
Risque d'humidité
Il est bien établi à partir d'études menées par BSC et bien d'autres, y compris l'étude de Stuttgart mentionnée ci-dessus, que la charge d'humidité de l'assemblage via les fuites d'air pose un risque substantiel pour les structures du bâtiment - appelons cela un risque existentiel pour souligner.[6] Et comme indiqué ci-dessus, à mesure que les niveaux d'isolation augmentent, il en va de même pour le besoin d'une plus grande étanchéité à l'air. Pour ne pas nuire d'abord, il faut une étanchéité à l'air très solide et durable.
ACH50 contre CFM50
Reconnaissons d'abord que ACH50 est la mesure nécessaire pour les calculs d'efficacité énergétique, car elle représente le taux auquel le volume d'air conditionné devra être conditionné à nouveau. Et pour dire l'évidence, la maison passive est une norme d'efficacité. Intuitivement, ACH50 s'adapte au processus de fabrication d'un bâtiment plus efficace. Pour obtenir un bâtiment plus efficace, un nombre ACH50 inférieur est utile et pour ce faire, une forme de bâtiment plus compacte est plus utile - ils se renforcent mutuellement.
Mais lorsque nous passons au CFM50, quelque chose de drôle se produit : pour atteindre la limite de certification de 0,05 proposée par BSC/PHIUS, nous pouvons en fait vouloir rendre le volume moins compact et plus inefficace. Voici un exemple simple de ce phénomène avec une maison d'un volume d'environ 20 000 pieds carrés et d'une surface au sol d'environ 1 600 pieds carrés :
Scénario A : un cube volumétrique (27,15' x 27,15' x 27,15') est la forme la plus efficace et donne 0,6ACH50 de 200 CFM et 0,05CFM50/SF 221 CFM.
Scénario B : nous allongeons le volume et la surface à une empreinte de 20' x 50', et nous obtenons 200 CFM à .6ACH50 (c'est le même volume) mais maintenant la surface a considérablement augmenté de sorte que le nombre de .05CFM50/SF augmente à 240 CFM .
Scénario C : nous avons une forme encore plus inefficace (mais encore relativement compacte par rapport à de nombreuses maisons) allongeant le plan à une empreinte de 20' x 100', résultant en, vous l'avez deviné, un nombre de 200CFM de .6ACH50 mais maintenant un .05CFM/SF nombre de 320 .
Les scénarios B et C fournissent clairement des performances énergétiques de plus en plus faibles sans aucun effet perceptible sur la protection contre l'humidité (sans doute pire également, mais nous en reparlerons dans un instant). Le seul avantage est qu'il existe une voie pour rendre la certification prétendument plus facile pour le concepteur et le constructeur : faites une forme inefficace et changez de métrique et vous obtenez une augmentation de votre tolérance de fuite de 60 % ! (60=320-200/200). Vraiment. Il semble un choix étrange de s'éloigner de la métrique de volume qui correspond intuitivement et pratiquement à la tâche à accomplir.
Grands bâtiments
Mais vous demandez, qu'en est-il des grands bâtiments ? Alors que le rapport BSC / PHIUS se concentre uniquement sur les maisons unifamiliales, ils notent que leur métrique de surface standard PHIUS proposée de 0,05 CFM50 / SF est plus stricte que la norme de maison passive de PHI, car à mesure que les bâtiments deviennent grands, il, comme le rapport note, "..permet à l'exigence d'étanchéité à l'air d'évoluer..." offrant ainsi une meilleure protection contre le risque d'humidité. Mais BSC/PHIUS oublient de mentionner que PHI recommande que les bâtiments d'environ 140 000 FC ou plus respectent une valeur cible de 0,033CFM50/SF de surface. Et bien que la recommandation soit de bonnes pratiques de construction (Premièrement ne pas nuire), la norme de maison passive est une norme d'efficacité et donc le 0.6ACH50 reste la limite de certification. Cela semble sensé.
Limites d'étanchéité à l'air des maisons passives - Quelle est la bonne question ?
Dans la revue de Martin, il exprime la frustration de nombreux observateurs et praticiens lorsqu'il écrit : "Aucun argument convaincant n'a jamais été présenté pour montrer que l'objectif de 0,6 ach50 est nécessaire pour empêcher la condensation, la moisissure ou la pourriture. Au contraire, il y a beaucoup de preuve que les bâtiments avec des taux de fuite d'air de 0,6 à 2,0 ach50 fonctionnent très bien."
Nous proposons que Martin et d'autres posent essentiellement la mauvaise question. Il n'y a pas de nombre cible distinct pour empêcher la condensation, la moisissure ou la pourriture et il n'est pas logique qu'un tel nombre existe. Le risque d'humidité est toujours présent - même dans des enceintes étroites, une fuite désagréable peut se cacher - le mieux que nous puissions faire est de rechercher toutes les fuites imaginables. Au fur et à mesure que nous nous resserrons, plus de fuites deviennent apparentes, plus de fuites peuvent être réparées et une meilleure protection contre les risques est fournie. Même lorsque les limites de certification sont respectées, PHI recommande de continuer à rechercher et à fermer tous les trous qui pourraient être trouvés.
La bonne question à poser est simplement : jusqu'à quel point pouvons-nous raisonnablement construire ? PHI a répondu 0,6ACH50 pour une nouvelle construction jusqu'à environ 140 000 CF et 0,033CFM50/SF au-dessus. Pour les rénovations, PHI dit que 1.0ACH50 est raisonnable. La position de base est que, avec une bonne planification, atteindre 0,6 ACH n'est pas plus difficile que d'atteindre 1,5 ACH - offrant pratiquement une meilleure assurance contre les risques et une meilleure efficacité énergétique gratuitement. Notre expérience corrobore cette perspective. Ce que nous voyons, ce sont des équipes qui luttent initialement, avec des approches à moitié cuites et un manque d'engagement, pour descendre en dessous de 1.0ACH - mais qu'après avoir acquis une certaine expérience et amélioré la planification, les limites de la maison passive sont atteintes en toute confiance. C'est la bonne direction.
Sur les protocoles de test
Le rapport propose deux protocoles de test. C'est une aussi mauvaise idée que le changement de métrique, car il est déjà assez difficile de faire comprendre et d'exécuter correctement un seul protocole. Il n'est que trop courant de voir des pratiquants américains scotcher les portes et divers équipements mécaniques non VRC et autres ouvertures diverses. Rendons le protocole aussi simple que possible pour nous assurer que nous obtenons des valeurs correctes. La norme PHIUS ne devrait pas rendre les tests plus compliqués.
Gardez-le serré - La nouvelle norme
Construisons aussi étroitement que possible. Comme Darmstadt-Kranichstein à .22ACH50, nous voyons des praticiens expérimentés atteindre des nombres beaucoup plus bas. Les équipes expérimentées peuvent facilement atteindre 0,6, 0,5, 0,4, 0,3 et moins - et elles devraient donc le faire. Faisons de cela la nouvelle norme.
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[1] BSC décrit les couches de contrôle et l'ordre d'importance dans BSI-001 : The Perfect Wall
[2] Les autres mesures concernent la demande/charge de chaleur et la source d'énergie. Voir les critères de certification du Passive House Institute .
[3] Il semble y avoir un jeu de société en cours pour savoir qui a dit "maison passive" en premier. Mais ce n'est pas une conversation si utile. Pour une utilisation aujourd'hui, Darmstadt-Kranichstein est la première maison passive telle que nous comprenons actuellement le terme - voir ici . Et découvrez l'histoire des maisons passives sur le site Web de PHI ici . Apprenez ce que l'on entend par le terme maison passive, voir une explication ici .
[4] « L'ingénierie de la valeur » est un terme technique utilisé dans l'industrie de la construction par les entrepreneurs et les représentants des propriétaires pour réduire les coûts de construction, apparemment sans sacrifier l'intention de conception, mais en créant trop souvent un produit sensiblement inférieur dans le processus - tout le contraire de la effets positifs qu'apporte le passage à une plus grande étanchéité à l'air.
[5] Voir l'extrait traduit et l'original allemand ici .
[6] Voir : Passipedia de PHI ici . Article Fuites d'air : comment elles gaspillent de l'énergie et font pourrir les maisons par John Straube ici . BSC RR-0004 : Pare-air vs pare-vapeur par Joseph Lstiburek ici .
