La physique de la ventilation des vides sous toit

La physique de la ventilation des vides sous toit

Cela faisait longtemps que je voulais parler de la ventilation. Je ne voulais pas être redondant comme la plupart des articles que l’on peut lire un peu partout sur le sujet. J’ai alors décidé de pousser l’idée un peu plus loin et d’écrire quelque chose de nouveau qui viendra je l’espère, éclaircir ce phénomène.

Nous connaissons tous l’importance de la ventilation dans nos toits de maison. Que vous ayez un plafond cathédrale, plat avec grenier ouvert ou que vous ayez un demi-étage avec une partie du plafond en pente, le principe demeure le même. Le but de la ventilation sera d’éliminer l’humidité et prévenir l’accumulation de moisissure qui pourrait éventuellement faire dégrader prématurément des composants de toit et du revêtement.

Pour en apprécier l’importance, nous devons explorer un peu les principes d’hygrométrie ou, les rapports entre l’humidité, l’air et la température ainsi que le rôle dont vient y jouer la ventilation. Pour se faire, il est bon de comprendre ce qu’est l’humidité relative, le point de rosée ou ligne de rosée, la pression de vapeur d’eau, l’évaporation et l’effet de cheminée.

L’humidité relative  est le rapport d’eau contenu dans un volume d’air donné à une température donnée.  L’air contient de l’eau sous forme de vapeur. Lorsque la température de l’air augmente, celui-ci prend de l’expansion mais la quantité de vapeur d’eau qu’il contient ne change pas. Alors on dira que le taux d’humidité a diminué. Quand la température de l’air diminue, son volume diminue aussi mais l’eau qu’il contient ne change pas. Il sera alors dit que le taux d’humidité relative a augmenté.

Lorsqu’il arrive un apport d’humidité important ou quand la température froide fait diminuer le volume d’air et que celui-ci ne peut plus contenir de vapeur d’eau, on dit alors que l’air est saturé. Les vapeurs d’eau se transforment alors en liquide quand elles entrent en contact avec une surface froide comme nous pouvons souvent le voir sur les fenêtres. La température à laquelle la vapeur se liquéfie est ce qu’on appelle le point de rosée .

Les matériaux isolants que l’on retrouve dans nos murs et plafonds forment une barrière thermique qui sépare le chaud et le froid. Lorsque ces deux extrêmes se rencontrent, il se forme la ligne de rosée (comme expliquée ci-dessus). Dépendamment de la différence de température et du taux d’humidité, la ligne de rosée sera située plus ou moins profonde dans la barrière thermique. Cette présence d’eau provient de la vapeur   contenue dans l’air emprisonnée dans l’isolant et qui s’est condensée. 

La pression de vapeur d’eau ou pression partielle quant à elle, est la vapeur d'un corps présent également sous forme liquide ou solide. Lorsque le système est à l'équilibre (les proportions relatives de gaz et liquide ou solide ne varient pas), la pression de vapeur est alors dite, saturante. Si la pression partielle de la vapeur dépasse la pression de vapeur saturante, il y a liquéfaction ou condensation. Si par contre, la pression de vapeur est inférieure à la pression de vapeur saturante, une portion de liquide ou de solide passe sous forme gazeuse (vapeur) ª.

L’air contenu dans l’isolant étant maintenant saturé d’eau, la pression de vapeur y est donc supérieure à la pression de vapeur retrouvée dans l’air du grenier. Étant donné que cette pression tant à vouloir s’équilibrer, l’humidité contenue dans l’isolant sera attiré vers sa surface, là  où la pression y est moidre. 

Maintenant, qu’est-ce que tout ça a à voir avec la ventilation des vides sous toits? Une fois que l’humidité contenue dans l’isolant a rejoint la surface, celle-ci en est absorbée dans l’air plus sec du grenier, c’est l’évaporation . La ventilation entre maintenant en jeu. Le mouvement de l’air contre l’isolant vient accélérer le processus d’évaporation de l’eau. Plus il y a de ventilation, plus l’humidité est évaporée rapidement de la surface de l’isolant et plus la vapeur d’eau y est attirée. 

L’air chaud moins dense que l’air froid se déplace verticalement vers le haut dans le grenier en suivant le pontage le long des fermes de toit ou entre les baies des plafonds cathédrales formées par les solives. C’est le principe de convection. Lorsqu’il y a  présence de vent,  une zone de basse pression au niveau du toit se crée. L’air dans le grenier en est alors aspiré vers l’extérieur.  L’air situé au niveau du débord de toit est  par la suite aspiré à son tour dans le grenier par les évents de soffites. C’est ce qu’on appelle l’effet de cheminée. 

Une fois dans l’air, l’humidité s’en trouve maintenant exfiltrée hors tu grenier par le ventilateur de toit, entrainée par le mouvement de l’air. Voilà, c’était l’hygrométrie de la ventilation. 

Texte et diagrammes par Stephen Lagueux, tous droits réservés.

ª Wikipédia

Effets adverses de la rénovation

Étant propriétaire, il vient toujours un temps où l’on veut rajeunir l’état de la maison. Que ce soit un nouveau revêtement de plancher, de nouvelles fenêtres, nouvelles armoires et luminaires, un petit rafraîchissement viendra rehausser la qualité de vie des occupants. Purement esthétique comme une nouvelle peinture ou par nécessité par l’ajout d’une chambre d’enfant, certaines transformations demanderont parfois une réflexion approfondie si l’on ne veut pas se retrouver avec des effets secondaires indésirables.

Il ne va pas sans dire que pour qu’une maison dégage son plein potentiel de rendement et de confort, tous les systèmes et composants doivent fonctionner à l’unisson. Si l’un de ses  composants est modifié ou altéré de quelque façon que ce soit, le rendement s’en trouvera affecté.





Présence de condensation sur les fenêtres indiquant une
saturation en eau de l'air.

Lors d’une récente inspection d’une maison bâtie en 1992, j’y ai remarqué un taux d’humidité très élevé et le propriétaire se questionnait sur l’apparition de fissures dans le haut des murs qu’il n’avait jamais remarqué avant. Je dois mentionner ici l’absence de système de ventilation générale. En parlant avec le propriétaire, j’ai appris que des rénovations avaient eu lieu il y a environ 18 mois. Toutes les fenêtres ont été remplacées et un nouveau système de chauffage radiant fut installé au plafond de la salle de bain.

Une fois de retour au bureau et après analyse des informations prises lors de l’inspection, j’en suis venu à la conclusion que ces récentes rénovations ont affectés plusieurs autres systèmes et composants de la maison et en affectent le rendement,  je m’explique;  Comme mentionné ci-haut, le propriétaire me mentionna l’apparition de fissures peu de temps après l’installation des nouvelles fenêtres. Ces fissures situées à la jonction des murs et plafonds furent principalement retrouvées aux alentours de la salle de bain.  Les nouvelles fenêtres fermant hermétiquement, empêchent toute infiltration d’air contrairement aux anciennes installations qui n’étaient peut-être pas tout-à-fait étanches contribuant ainsi à une ventilation naturelle.

Présence d'humidité autour de l'accès
causée par une exfiltration d'air humide.

L’absence de système de ventilation vient contribuer à une accumulation d’humidité importante dans la maison.  Durant la visite de l’entre-toit,  j’y ai découvert des signes d’humidité sur le bois et des traces d’écoulement de condensation sur les matériaux isolants.  Le vide sous toit étant aussi affecté par une piètre ventilation, l’effet de cheminée du grenier se trouve à aspirer l’air chaud et humide de la maison qui à son tour se condense et forme de l’humidité.  

 

 



Vue du chauffage radiant du plafond à l'aide
de la caméra thermique.

Selon tous les indices observés, j’en ai conclu que les fissures retrouvées dans le haut des murs sont le résultat d’un soulèvement des fermes de toit causé par l’installation des nouvelles fenêtres. Pourquoi? Voici le raisonnement;  Les nouvelles fenêtres hermétiques empêchent toute infiltration d’air. Combinée à une absence d’échangeur d’air, cette situation cause une augmentation importante du taux d’humidité. La ventilation inadéquate du vide sous toit cause une exfiltration de l’air chaud et humide de la maison dans le vide sous toit par une trappe d’accès mal scellée.

 

 

 

 

Les fermes de toit dont la membrure inférieure est bien sèche dans l’isolant et réchauffées par le système radiant du plafond, s’en trouvent soulevées par l’allongement des parties supérieures lorsque celles-ci s’allongent en hiver lors de présence d’humidité ce qui cause l’apparition de fissures. L’installation des fenêtres et du nouveau système de chauffage ont eu pour effet adverse une augmentation du taux d’humidité et un soulèvement des fermes de toit.

 

 

 

Vous voyez pourquoi que la transformation d’un composant peut avoir des effets négatifs sur d’autres systèmes et en affecter le rendement de la maison. Dans cette situation-ci, outre les rénovations énumérées, d’autres travaux sont de mises pour corriger les effets secondaires directement causés par les nouvelles fenêtres. Alors si vous prévoyez des travaux de rénovation, assurez-vous de faire affaire avec des personnes qualifiées et de vous faire expliquer les effets que vos transformations peuvent causer sur les autres composants et systèmes.  Comme l’a si bien dit Red Adair; “Si vous croyez qu’il en coûte cher d’engager un expert, attendez de voir ce qu’il vous en coûtera d’engager un amateur”.

Savez-vous ce que contiennent vos plafonds acoustiques?

Abordable et facile d’installation, les tuiles acoustiques seront sans contredit le matériau de choix pour le propriétaire de maison voulant terminer l’aménagement de son sous-sol. Venant avec un choix de plusieurs textures et motifs différents, facile d’entretien et pouvant être peinturé, il n’est pas surprenant de retrouver ce type de plafond dans plus de la moitié des maisons dont le sous-sol est aménagé.

 

L’un des avantages comme vous le savez sûrement, est que ces tuiles peuvent être facilement enlevées et remplacées au besoin pour avoir accès aux conduits de plomberie, de ventilation et aux installations électriques situées dans la structure du plancher.

 

Mais en tant que nouveau propriétaire, avez-vous déjà pris la peine de regarder l’état des composants au-dessus du plafond acoustique? Est-ce que votre inspecteur s’en est donné la peine? Questions tout-à-fait légitimes à se poser car certains inspecteurs ne lèveront pas de tuiles s’ils ne voient pas d’indices laissant supposer un problème comme des traces d’écoulement.

 

Le rôle de l’inspecteur étant d’agir au nom de l’acheteur, celui-ci devrait pourtant avoir une idée générale des systèmes et composants cachés dans le plafond. Sans pour autant lever ou enlever toutes les tuiles, il est du devoir de l’inspecteur de lever des tuiles de façon aléatoire près de sources susceptibles de déficiences. Advenant la découverte d’anomalie, alors il sera du devoir de l’inspecteur d’investiguer plus loin en levant le nombre de tuiles nécessaires pour en venir à un rassemblement suffisant d’informations pour conseiller l’acheteur.

 

Ayant pourtant l’apparence d’un plafond sans vice, certains plafonds acoustiques peuvent cacher des problèmes pouvant affecter le bon rendement des systèmes de la maison qui peuvent s’avérer grave et parfois même dangereux. Les troubles les plus souvent retrouvés sont les installations électriques artisanales et des conduits de chauffage inadéquats. Lors de l’installation des tuiles, le propriétaire faisant les travaux lui-même, sera tenté d’installer les lumières et de changer la configuration des conduits de chauffage sans pour autant avoir les connaissances ni les compétences pour le faire.

 

 

Lors d’une inspection récente, la découverte d’un trouble avec un registre de chauffage et l’installation non sécuritaire d’une lumière, me força à investiguer beaucoup plus loin. Après avoir levé plusieurs tuiles, j’y ai découvert que le système de conduits de chauffage et d’éclairage passant dans le plafond était à refaire au complet. Les installations inadéquates des conduits causaient des fuites importantes de chauffage se perdant dans le plafond.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 L’installation artisanale et non-sécuritaire des lumières rendait même la levée de tuiles dangereuse par endroits à cause du risque de contact entre des fils dénudés et les barres métalliques supportant le plafond.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Certains inspecteurs diront que lever des tuiles acoustiques si elles ne comportent pas de déficience visible peuvent augmenter l’exposition de leur responsabilité en cas de poursuite pour négligence. Ayant pour excuse que s’ils lèvent une tuile, ils doivent les lever toutes pour être certains de ne rien manquer ce qui à mon opinion, est de la foutaise. Ne pas remarquer un vice augmente effectivement la responsabilité de l’inspecteur en cas de poursuite. Par contre, manquer la présence d’un vice qui aurait pu facilement être découvert moyennant un minimum d’effort est d’autant plus grave. Si vous faites inspecter votre nouvelle maison, insistez pour que l’inspecteur vérifie l’état des composants qui s’y cachent s’il ne le fait pas. Le rendement de votre nouvelle maison et même votre sécurité peuvent être affectées.

 

 

 

Gypse détrempé derrière la céramique

Il arrive souvent lors des inspections de retrouver des traces de moisissures sur le pourtour du bain et sur le coulis de céramique. Les robinets et les becs verseurs lâches ou mal vissés laisseront l’eau de la douche s’infiltrer dans les murs. Les carreaux de céramique cassés et le coulis endommagé ou craqué laisseront aussi infiltrer l’eau derrière la céramique. Le gypse s’en trouvera imbibé et de la moisissure se formera sur le papier cartonné. Sur une période prolongée, cette présence d’humidité finira par désagréger le gypse et causera aussi des dommages à l’ossature. La céramique prenant son support sur le gypse perdra de sa fermeté et le coulis s’endommagera de plus en plus aggravant le cycle d’infiltration.

Il est important de vérifier l’état de la robinetterie et de s’assurer que celle-ci est bien fixée. Vérifier les carreaux de céramique et le coulis pour voir si des fissures se sont formées. La moisissure de surface sur les joints de silicones peut facilement être enlevée mais surtout, ne la recouvrez pas d’une autre couche de silicone, elle s’en retrouvera dans son milieu favori pour proliférer soit,  l’humidité.

Sur la photo ci contre, nous voyons le pourtour du bain affecté par la moisissure. N’eut été des autres indices retrouvés lors de l’inspection, ce silicone aurait tout simplement pu être remplacé mais j’y ai retrouvé tous les indices regroupés. Des robinets lâches, un bec verseur mal vissé, des carreaux de céramique cassés et des joints de coulis fissurés. Tous ces indices m’ont fait soupçonnés la présence d’humidité derrière la céramique incluant la possibilité de présence de moisissure.

Mes soupçons furent corroborés à l’aide de la caméra thermique. Communément appelée caméra à infra rouge,  cet appareil permet de déceler les variations de température des objets observés. La couleur plus foncée sur ce thermogramme indique une région plus froide causée par la présence d'humidité derrière la céramique. Celle-ci fut aussi confirmée à l’aide d’un détecteur d’humidité. Il fut recommandé de procéder aux travaux adéquats nécessaires pour remédier  au problème.

Le choix des fenêtres

Quand vient le temps de faire bâtir votre maison ou bien que ce soit le temps de rénover, vous êtes confronté à prendre plusieurs décisions qui affecteront le rendement de votre nouvelle demeure. Faire le bon choix des fenêtres peut s’avérer être une tâche plus ardue que vous ne le pensez. Si vous achetez une maison neuve, votre entrepreneur vous laissera très peu d’options tant qu’au choix des fenêtres. Bien sûr, il vous installera des fenêtres de bonnes qualités mais pour demeurer compétitifs, les gros constructeurs se font donner des prix d’escomptes par leurs fournisseurs advenant qu’ils achètent en grosse quantité et à moins de payer des frais non-compris dans le prix de construction, ils s’en tiendront à vous fournir leurs propres fenêtres inscrites au devis sans vraiment examiner vos besoins réels.

Par contre, si vous agissez en tant qu’auto-constructeur ou bien si vous êtes en charge de vos propres  rénovations, vous ne serez limité que par votre budget et vous vous trouverez en face d’une panoplie de décisions à prendre. Vous devrez choisir des fenêtres qui vous offriront un maximum d’éclairage naturel sans pour autant en diminuer le rendement énergétique. La qualité des composants et le type de matériau seront déterminant à votre confort et à la longévité de vos fenêtres. Avez-vous besoin de fenêtres avec cadres de  bois, en aluminium, PVC ou bien un hybride bois-PVC? Quel type voulez-vous? Fixe, coulissante, à battant, à guillotine, basculante, à soufflet ou oscillo-battante? Tout cela dépend de vos besoins, vous ne voudriez peut-être pas d’une fenêtre à battant qui risquerait de se faire littéralement arracher advenant une forte bourrasque de vent n’est-ce pas?  Ensuite, parlons de la technologie du vitrage. Aurez-vous besoin d’un double ou d’un triple vitrage? Est-ce qu’une pellicule à faible émissivité serait un bon choix pour vous ou bien est-ce que des lames de gaz seraient un meilleur choix? Argon ou krypton?

Toutes les réponses à ses questions seront déterminées par l’emplacement des fenêtres sur votre maison ainsi que de la situation géographique de celle-ci. Si votre maison est bien ensoleillée, peut-être voudrez-vous des cadres en aluminium à la place du PVC. Par contre, peut-être que le PVC serait un bon choix si votre maison se situe dans une région boisée avec peu de soleil et un taux d’humidité élevé. Le PVC est un produit très populaire, résistant à l’humidité mais est fragile aux changements de température et aux rayons ultraviolets. L’aluminium lui, est un produit de très haute qualité mais dont le rendement énergétique sera affecté dû à la conduction directe du froid. La maison située dans un quartier résidentiel n’aura pas non plus besoin des mêmes fenêtres que celle qui est exposée aux grands vents et à l’air salin.

Après les vendeurs d’autos usagées vient les vendeurs de fenêtres et quand vient le temps de les magasiner, soyez certains d’avoir avec vous tous les détails sur la typologie de votre maison et sa situation géographique pour vous assurer de faire les bons choix. Un expert en fenestration vous proposera sûrement des fenêtres plus grandes sur le côté sud pour maximiser la chaleur solaire. Une pellicule à faible émissivité permettra d’y faire entrer la chaleur des bas rayons du soleil en hiver sans en faire sortir la chaleur de votre maison. Par contre, cette même pellicule ne sera pas nécessaire du côté nord étant donné l’absence du soleil. Votre vendeur pourrait alors vous suggérer des fenêtres plus petites avec double ou triple vitrage qui ralentira la transmission des pertes de chaleur au travers les vitres a cause du froid et des vents. La température moyenne en hiver avec le facteur vent viendra influencer votre choix, une température de surface de –55° ou  –35° fera une différence. La présence d’un gaz entre les vitres maximisera le rendement de celles-ci, c’est alors que vous choisirai entre l’argon ou le krypton, ce dernier étant plus efficace mais aussi plus dispendieux vous donnera un résultat différent.

Nous ne faisons qu’effleurer la surface du sujet du vitrage pour fenêtres. Il y a aussi l’aspect de l’isolation acoustique, si vous demeurez près d’une autoroute par exemple, certains types de vitrages diminueront la transmission du son. Vous avez aussi le vitrage de sécurité, les fenêtres qui résisteront aux ouragans, le verre trempé, les vitres avec grillages. Si c’est l’intimité que vous désirez, vous pouvez acheter des fenêtres possédant une pellicule teintée aux couleurs variées. Avec ou sans pellicules anti-reflèts ou anti-égratignures.  Nous retrouvons la plupart de ces fenêtres dans les édifices commerciaux mais peuvent aussi se retrouver chez vous advenant que vous y mettiez le prix.

Si vous ne voulez pas regretter le choix de vos fenêtres en recevant votre facture de chauffage, prenez bien le temps d’examiner toutes les situations avec votre vendeur et vous bénéficierez autant de la durabilité et esthétisme extérieur que votre confort intérieur.