La présente invention a trait à un système d'isolation par l'extérieur de bâtiments, de préférence non industriels à paroi maçonnée, ou de briques, ou de béton massif ou léger.
Il s'agit d'isoler thermiquement et/ou acoustiquement des façades de bâtiments pouvant comporter plusieurs étages.
Dans un premier système connu, l'isolation est constituée de panneaux rigides de laine minérale, généralement laine de roche, ou de mousse organique, généralement du polystyrène expansé.
Ces panneaux sont collés sur la paroi extérieure du bâtiment à isoler, et reçoivent généralement des éléments de retenue mécanique ponctuelle du type cheville expansive tout spécialement pour les parois de grande hauteur.
Les panneaux isolants sont ensuite recouverts d'un enduit de finition organique ou minéral, le plus souvent avec interposition d'un intercalaire de renforcement tel qu'une grille de verre ou de plastique.
Dans ce système, les panneaux doivent être rigides car ce sont eux qui apportent les propriétés mécaniques du revêtement de façade. Une résistance acceptable aux forces de pression/dépression dues au vent est obtenue grâce au collage et aux moyens de retenue mécanique. La surface reste toutefois sujette à des détériorations par enfoncement ou poinçonnement lors d'un choc avec un corps étranger sur la fine couche d'enduit superficielle.
Les panneaux de mousse organique présentent en outre l'inconvénient d'être imperméables à la vapeur d'eau et ne permettent donc pas la diffusion de vapeur d'eau à travers la paroi.
De façon générale, la fixation par collage est désavantageuse en rénovation car elle nécessite un mur présentant des défauts de planéité inférieurs à quelques millimètres par mètre. Dans le cas où la surface à isoler est fortement dégradée, une réparation préliminaire est nécessaire, ce qui est coûteux en temps et en matériaux. En outre la colle peut avoir une influence négative sur les échanges d'humidité.
Dans un autre système connu, l'isolation est contenue entre des éléments d'ossature fixés sur la paroi à isoler, qui peuvent être en bois ou en métal, et un parement extérieur est rapporté par l'intermédiaire d'une structure porteuse définissant à l'arrière du parement un espace renfermant une lame d'air reliée à l'extérieur. Ce système est communément nommé « façade ventilée ».
Cette construction évite les risques de condensation et d'accumulation d'humidité dans la façade, et ainsi la prolifération de micro-organismes, algues ou champignons. L'ossature bois est particulièrement concernée, car le bois risque de se dégrader sous l'effet de l'humidité.
L'inconvénient des façades ventilées réside dans leur complexité de mise en oeuvre, en particulier au niveau des points singuliers de la façade (portes, fenêtres ...). De plus, en cas d'incendie, la ventilation de la façade favorise la propagation du feu dans les étages supérieurs (« effet cheminée »).
Le document
L'invention a principalement pour but la mise à disposition d'un système d'isolation par l'extérieur respirable, c'est-à-dire compatible avec la tendance naturelle des parois maçonnées à absorber et relarguer de l'humidité suivant les saisons, et dont la mise en oeuvre est simplifiée par rapport aux façades ventilées conventionnelles.
Elle a aussi pour but l'élaboration d'un système d'isolation par l'extérieur compact et léger, ce qui facilite à la fois sa fixation à la paroi et le transport, l'isolant pouvant être sous une forme compacte telle qu'en rouleaux.
Elle vise également à fournir un système qui peut être plus résistant au feu, par l'utilisation de laine minérale dans une configuration qui se dispense de lame d'air. L'absence de lame d'air limite la propagation du feu en cas d'incendie sur la façade.
Ces buts sont atteints par l'invention qui a pour objet un système d'isolation de bâtiments par l'extérieur comprenant les caractéristiques de la revendication 1.
La capacité d'un matériau à résister à la diffusion de la vapeur d'eau peut être caractérisée par divers facteurs. Sa perméance à la vapeur d'eau représente la quantité de vapeur d'eau traversant l'épaisseur de matériau par unité de surface, de temps et de pression. La perméance peut être mesurée selon la norme ASTM E 96, et exprimée en unité « Perm », définie comme valant 5,7.10-8 g.Pa-1.s-1.m-2. La résistance à la diffusion de la vapeur d'eau est définie comme étant l'inverse de la perméance. La perméabilité, qui correspond au produit de la perméance par l'épaisseur du matériau considéré, est quant à elle une caractéristique intrinsèque dudit matériau. La résistance à la diffusion de la vapeur d'eau d'un matériau est également très souvent rapportée à la résistance à la diffusion de la vapeur d'eau d'une couche d'air. On définit l'indice de résistance à la diffusion de la vapeur d'eau comme le rapport entre la perméabilité de l'air et la perméabilité du matériau considéré. Il est alors d'usage courant d'exprimer la résistance à la diffusion en multipliant cet indice par l'épaisseur du matériau considéré, ce qui équivaut à diviser la perméabilité de l'air à la vapeur d'eau par la perméance du matériau considéré. Le résultat, exprimé en mètres et appelé « épaisseur d'air équivalente » (Sd), correspond ainsi à l'épaisseur d'air possédant la même perméance à la vapeur d'eau que l'épaisseur de matériau considérée.
L'originalité du système selon l'invention réside dans le fait que les plaques de parement sont considérées comme des éléments actifs dans le mécanisme de diffusion de vapeur d'eau, alors que cette fonction était jusqu'ici réalisée par une lame d'air intercalée dans le système. A cet égard, les inventeurs ont considéré la respirabilité vis-à-vis de la vapeur d'eau des plaques de parement et des couches les recouvrant comme essentielle. Grâce aux caractéristiques du système d'isolation de l'invention, l'échange de vapeur d'eau à travers la paroi isolée du bâtiment est possible suivant l'alternance de périodes froides (condensation d'humidité) et chaudes (évaporation). Ainsi dans le système de l'invention, de la vapeur d'eau est susceptible de pénétrer dans l'isolant pendant les saisons froides, puis d'en être relarguée pendant les saisons chaudes.
En combinaison avec un choix judicieux de l'isolant, cette respirabilité permet de se passer d'une lame d'air. On diminue l'encombrement et le poids du système d'isolation, tout en évitant la formation de microorganismes, algues, champignons, moisissures ...La pose du système d'isolation est plus simple et plus rapide.
Les plaques de parement sont de préférence des plaques de matériau minéral résistantes à l'humidité ou adaptées à l'usage en locaux humides, particulièrement répondant au classement H1. Elles peuvent notamment être à base d'un liant à prise hydraulique tel que plâtre sous forme de plaque et/ou sous forme supportée sur une armature de métal déployé nervuré ou d'un grillage en métal ou autre recouverte dans les deux cas d'un mortier épais. Celui-ci peut être constitué par exemple de ciment, être respirant par le fait que sa porosité est élevée. Les plaques de plâtre ou le mortier épais peuvent comprendre éventuellement des charges et renforts notamment en matière synthétique sous forme de billes (polystyrène ou argile expansée), fibres ..... Certaines plaques de plâtre notamment, sont remarquables à plusieurs titres. Elles sont respirantes vis-à-vis de la vapeur d'eau. De plus, ces plaques améliorent la résistance au feu du système (en plus de la laine minérale), et l'isolation acoustique par le principe du « masse-ressort-masse », ici représenté par « plaque-laine minérale-mur ».
Des fractions de leur épaisseur peuvent être modifiées pour accroître leur résistance à l'eau, modifiées au polymère, renforcées mécaniquement en y noyant des mats de verre par exemple. Dans une réalisation avantageuse, les plaques de plâtre possèdent un noyau de plâtre résistant à l'humidité et une surface renforcée par un mat de verre recouverte d'un revêtement polymère de type acrylique. De telles plaques sont décrites dans les documents
Ainsi, la résistance à la diffusion de la vapeur d'eau d'une plaque de plâtre de 12,5 mm d'épaisseur correspond à une épaisseur d'air équivalente Sd n'excédant pas 0,10 m, voire 0,08 m.
Les plaques de plâtre sont d'autre part disponibles en dimensions de 1200 x 1200 x 12,5 mm notamment, avantageuses pour le transport.
Des exemples de produits utilisables selon l'invention sont des plaques de plâtre commercialisées par la société CertainTeed sous la marque enregistrée GlasRoc.
En l'absence d'unelame d'air interposée entre l'isolant et le parement, le parement, c'est-à-dire soit les plaques de plâtre soit le mortier épais recouvrant le métal déployé nervuré ou le grillage métal, ainsi que les autres constituants du système d'isolation recouvrant le parement (notamment couche de base, enduit de finition), doivent être respirants.
Dans tous les cas, l'isolant peut être ou non directement recouvert d'un pare-pluie empêchant l'eau liquide de passer, mais laissant passer la vapeur d'eau. Le pare-pluie consiste donc en un film respirant dont un exemple est commercialisé par la société Du Pont de Nemours sous la marque enregistrée Tyvek.
Lesdits constituants dudit système d'isolation recouvrant les plaques de parement consistent de préférence en un revêtement de base, une nappe en tissu ou grille et un enduit, et sont en relation d'adhésion les uns avec les autres ainsi qu'avec les plaques de parement.
Quand le parement est en plâtre, le revêtement de base est de préférence sans ciment, notamment organique - c'est-à-dire totalement organique -, afin d'éviter la formation d'ettringite.
La nappe en tissu ou grille comprend avantageusement des fibres de verre alcali-résistantes. Elle a une fonction de renforcement et de support de l'enduit, de telle sorte que celui-ci ne laisse plus apparaître les lignes de séparation entre les plaques de parement voisines.
L'enduit est avantageusement choisi parmi un enduit au silicate et/ou à la silicone. Celui-ci procure en effet une combinaison de hautes performances en diffusion de vapeur d'eau (respirabilité), résistance au choc, flexibilité (risques de fissures), résistance à l'eau (eau de pluie), au rayonnement ultraviolet, aux algues, à la poussière, à la pollution industrielle (fumées, pluies acides), au feu (ininflammabilité).
L'isolant consiste de préférence en une laine minérale, notamment en laine de verre, de masse volumique comprise entre 7 et 100 kg/m3, et de manière particulièrement préférée au plus égale à 50 kg/m3, notamment comprise entre 7 et 50 kg/m3 ou 7 et 40 kg/m3, par exemple de l'ordre de 10 à 30 kg/m3.
Avantageusement l'isolant a une conductivité thermique (λ) de l'ordre de 30 à 40 mW/m.K de préférence 30 à 35 mW/m.K.
C'est un produit isolant thermiquement et acoustiquement. Il permet un assèchement de la construction, il est apte à absorber et relarguer de l'humidité dans une certaine mesure, au fil des saisons, sans en être aucunement affecté dans sa nature et son intégrité, ni dans sa fonctionnalité isolante.
Il ne fait donc pas barrière à l'humidité, de sorte qu'aucun microorganisme, algue, champignon - moisissure ne se forme. Aucune lame d'air n'est utile ici, dans le but de créer une circulation d'air et d'humidité.
De plus la laine minérale est un produit léger, compressible et notamment transportable sous forme compacte (rouleaux ...). Cet isolant n'est pas rigide, mais au contraire compressible, ce qui permet le positionnement aisé de fils, gaines, câbles, tuyaux ou canalisations dans l'isolation, et sa découpe rapide.
L'isolant et le parement sont supportés et maintenus par l'association
On entend ici par « console » un moyen apte à assurer pendant des dizaines d'années le soutien et le maintien des charges auxquelles la façade est soumise.
Le système d'isolation de l'invention est léger, et parfaitement compatible avec des hauteurs importantes de façades.
Les profilés ayant pour fonction de garantir le maintien, la fixation, la rigidité et une résistance mécanique de haute qualité, peuvent être métalliques, pourvu qu'ils aient une résistance minimale à la corrosion en extérieur (aluminium ou acier Z275), en matériau polymère éventuellement renforcé, ou similaire.
Dans une première variante, les profilés sont fixés directement aux premières consoles. L'isolant repose sur celles-ci, et est confiné dans l'espace délimité par la paroi à isoler, les premières consoles et les profilés.
Dans une deuxième variante, lesdits profilés sont fixés auxdites premières consoles par l'intermédiaire d'autant de secondes consoles.
Selon une caractéristique préférée, lesdits profilés sont en T ou en L dont
D'autre part, lesdites premières consoles sont avantageusement en matière plastique renforcée à faible combustibilité, et notamment obtenues par des procédés d'extrusion ou pultrusion. De très nombreux polymères ou copolymères conviennent, par exemple à base de résine isophtalique, polyester, polyamide, polypropylène ou autres polyoléfines, polymères acryliques ...
Le renforcement est avantageusement réalisé par des fibres de verre.
La matière plastique présente une propriété intéressante d'isolation thermique, en tant que rupteur du pont thermique qui s'établirait avec d'autres matériaux, notamment métalliques, entre le mur à isoler et la nouvelle façade constituée par les profilés et les plaques.
L'invention sera mieux comprise à la lumière des dessins annexés dans lesquels
L'isolation thermique et acoustique d'un mur extérieur non représenté comprend essentiellement un matelas de laine de verre (1) et des plaques de plâtre (2). La laine de verre (1) a une masse volumique de 23,5 kg/m3 et une conductivité thermique λ de 33 mW/m.K. Le matelas est disponible en rouleaux de 1200 mm de longueur (largeur d'un lé). Une fois déroulé et décomprimé le matelas existe en plusieurs épaisseurs, notamment 50, 80, 100, 120 et 150 mm.
Les plaques de parement (2) sont des plaques légères perméables à la vapeur d'eau, essentiellement à base de matériau minéral incluant du gypse. On emploie des plaques de parement minéral (2) du type GlasRoc de la société CertainTeed, de dimensions 1200 x 1200 x 12,5 mm ; leur masse surfacique est de 9 kg/m2 ; c'est significativement plus léger qu'une plaque de ciment dont la masse surfacique est d'environ 13 à 14 kg/m2. Elles présentent de préférence un coeur résistant à l'eau, recouvert de chaque côté de renforcements de mats de verre noyés dans une couche de plâtre modifié au polymère, elle-même chaque fois recouverte avec adhésion d'un revêtement acrylique. Des plaques de parement de plâtre connues à cet effet sont décrites dans les brevets
Ces plaques sont faciles à couper et à mettre en oeuvre (entraînant un gain de temps lors de la pose), résistantes au choc, à l'eau tout en étant perméables à la vapeur. Elles supportent bien l'humidité.
Elles ne contiennent pas de papier, ni d'amidon qui pourrait favoriser le développement de moisissures.
Elles ont une bonne résistance au feu, une stabilité dimensionnelle en milieu humide meilleure que les panneaux de ciment, et une résistance en flexion relativement élevée (module de rupture supérieur à 12 MPa). De plus elles ne sont pas friables contrairement à la plupart des panneaux de ciment renforcés de fibres.
Les plaques (2) sont vissées aux profilés métalliques (5), au moyen de vis de métal galvanisé non représentées.
Les plaques de parement minéral (2) sont recouvertes d'une épaisseur de 5 mm d'enduit organique (revêtement de base) commercialisé par la société Weber et Broutin sous la dénomination « Webertherm Armierungsspachtel, zementfrei, Art. Nr M708 ») dans lequel est noyé un tissu de fibres de verre de renforcement, puis d'une épaisseur de 2 mm d'enduit silicate de finition.
Les joints entre les plaques sont renforcés par du mortier dans l'espace entre plaques et grille de renfort sur environ 10 cm.
On mesure la résistance à la diffusion de la vapeur d'eau sous la forme de l'épaisseur d'air équivalente Sd (selon norme ASTM E96).
Ces chiffres indiquent une excellente respirabilité des éléments séparés et combinés. Ils présentent une excellente synergie avec la laine de verre, apte à absorber et relarguer l'humidité selon la fréquence des saisons, sans dommage, durablement.
Dans la réalisation représentée dans les trois figures, le support et le maintien de l'isolation sont principalement assurés par la coopération de trois types d'éléments : des premières consoles (3), des secondes consoles (4) et des profilés métalliques (5).
Les associations de première et seconde consoles (3, 4) sont disposées tous les 1,20 m, aussi bien selon la hauteur que selon la largeur.
Chaque première console (3) comprend
La première console (3) est fixée à la paroi au moyen de plusieurs vis (7) ou équivalent (dont une seule est représentée), elles-mêmes pouvant être associées à des chevilles introduites dans la paroi à isoler.
Une troisième partie plane (33) relie la première (31) et la seconde (32) de la première console (3), qu'elle coupe selon deux segments de droites parallèles. Cette troisième partie plane (33) renforce mécaniquement la première console (3), notamment vis-à-vis des charges verticales auxquelles elle est soumise pendant plusieurs années, voire plusieurs décennies.
La seconde partie plane (32) de la première console (3) est dédoublée de manière à former une fente (34) destinée à recevoir la première partie plane (41) d'une seconde console (4). La forme de la fente (34) est adaptée à celle de la première partie plane (41) de sorte que
Lorsque l'enfoncement est réglé comme souhaité, la fixation de la première partie plane (41) de la seconde console (4) à la première console (3) est faite au moyen d'une vis (7) au moins.
La première console (3) est en résine isophtalique renforcée de fibres de verre et pultrudée. C'est essentiellement un matériau à faible combustibilité (réaction au feu A1). Les épaisseurs des différentes parties planes (31, 32, 33) de la première console (3) sont comprises entre 5 et 9 mm.
La seconde console (4) est en métal galvanisé de 1,5 mm d'épaisseur. Outre la première partie sensiblement plane (41), elle en comprend une seconde (42) et une troisième (43), toutes trois étant perpendiculaires deux à deux.
Il est visible en particulier sur la
La troisième partie plane (43) relie la première partie plane (41) et la seconde (42), de sorte que la structure de la seconde console (4) en est renforcée.
La première partie plane (41) de la seconde console (4) est dédoublée en formant une fente (44) destinée à recevoir au moins une fraction d'extrémité (51) du profilé métallique (5).
De même, la troisième partie plane (43) est dédoublée en formant une fente (45) apte à recevoir au moins une fraction d'extrémité d'un autre profilé métallique (6) perpendiculaire au profilé métallique (5).
La forme des fentes (44), (45) est adaptée à celle des profilés (5), (6), de telle sorte notamment que l'introduction des seconds dans les premières se fasse avec un certain serrage. Ainsi peut-on régler leur degré d'enfoncement, le cas échéant.
La fixation elle-même est réalisée au moyen d'un vissage, par exemple dans la seconde partie plane (42) de la seconde console (4) au moyen de vis (7).
Le profilé métallique (5) est en T. Le pied (51) du T est destiné à être mis en coïncidence, recouvrement avec la première partie plane (41) de la seconde console (4) (en l'occurrence, introduction dans la fente (44)).
La partie de tête (52) du T constitue la surface plane d'appui des plaques de parement (2). Elle comporte des ailes de retour (53) en direction de la partie de pied (51) du T, destinées à s'introduire dans des rainures (46) correspondantes pratiquées dans la seconde partie plane (42) de la seconde console (4), de manière à bloquer le profilé métallique (5).
Des rainures (11) sont ménagées dans la laine de verre pour éviter sa compression - déformation par l'excroissance de la seconde partie plane (42) correspondant au dos de la rainure (46).
Le profilé métallique (5) et/ou l'autre profilé métallique (6) peuvent aussi être en L, tout en gardant la plupart des fonctionnalités des profilés en T décrites précédemment. Un profilé métallique en L est pratique pour délimiter toutes ouvertures : porte, baie, fenêtre ...
Le système de fixation à la paroi décrit est fiable sans nécessiter de collage des éléments de l'isolation, mais en évitant au contraire d'employer des constituants qui bloquent le passage d'humidité.
Le système d'isolation décrit est léger, d'un montage aisé et rapide, et a un comportement satisfaisant dans les conditions de vieillissement accéléré décrites dans l'ETAG 004 : aucune modification d'aspect, ni structurale n'est observée après les cycles chaleur/pluie et gel/dégel. Une résistance mécanique satisfaisante est conservée après ces sollicitations. Sa résistance à la perforation et aux impacts est également excellente.
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.