Gestion de l'humidité dans l'habitat

Sommaire :
I/ L'hygrothermie à la préhistoire
           A/ Avant-propos
           B/ Définitions
II/ L’humidité dans l’air : confort hygrothermique
III/ L’humidité dans les murs : migration de la vapeur d’eau
IV/ Humidité déjà présente : électro-osmose des murs
V/ Bonus
VI/ Conclusion

I/ L'hygrothermie à la préhistoire

A/ Avant-propos

Homme préhistorique

Les grottes et cavernes faisaient en réalité offices de lieux de cultes où l’on y peignait les évènements marquants et enterrait les morts. L’écho, la faible luminosité et l’infiniment profond conférait un caractère solennel aux actions qui y étaient entreprises en son sein (La Vie des hommes de la préhistoire 2012, éd. Ouest-France par Brigitte Delluc).
Si la civilisation européenne ne s’est pas développée dans un habitat caverneux ou troglodyte c’est que l’évolution nous a poussé à bâtir nos foyers en dehors, dans les plaines et vallées où les conditions climatiques dont, c’est tout l’objet du jour, l’humidité relative nous est plus adaptée.

Qu’on se le dise, de La guerre du feu à l’Âge de Glace, nos visions de la préhistoire sont façonnées par les croyances populaires dont celle qui voudrait que les Hommes préhistoriques de Neandertal à Cro-Magnon vécurent dans des cavernes.
J’introduis la notion du jour en tordant le cou à cette idée reçue : l’Homme des cavernes n’a jamais vécu dans une grotte. Pourquoi ? Parce que lorsque sont réunies hygrométrie à 90%, faible luminosité et températures comprises entre 16°C et 26°C vous êtes dans le polygône de développement des nuisibles de l’Homme, j’ai nommé : acariens et champignons et bactéries.
 

Fresque murale

B/ Définitions

Hygrométrie : n’est pas une grandeur. C’est une science, un domaine dont l’objet est la mesure de la quantité d’eau.

Humidité relative Hr : exprime en % pour une température donnée le rapport entre la pression de vapeur d’eau présente dans l’air et la pression de vapeur saturante.

Humidité relative

Pression de vapeur saturante psat : pression en Pascal (ou mbar) pour une température donnée à partir de laquelle la vapeur d’eau contenue dans l’air se condense. L’eau à l’état alors gazeux passe à l’état liquide.

Humidité absolue Ha : exprime en kg/m3 le rapport entre la masse d’eau contenue dans l’air et le volume d’air étudié.

Humidité absolue

Perméabilité à la vapeur d’eau δ : quantité de vapeur d’eau traversant un matériau d’un mètre d’épaisseur et de temps et par différence de pression de vapeur existant de part et d’autre du matériau. Plus δ est petit, plus le matériau résiste à la diffusion de la vapeur d’eau.

Perméance à la vapeur d’eau W : quantité de vapeur d’eau traversant un matériau par unité de temps, de surface de matériau et par différence de pression de vapeur entre l’entrée et la sortie du matériau. Plus W est petit, plus le matériau résiste à la diffusion de la vapeur d’eau. Oui, c’est exactement la même chose que la perméabilité, c’est juste exprimé en fonction de l’épaisseur de matériau là ou la perméabilité ne dépend pas de l’épaisseur.

Perméance W

Coefficient de résistance à la diffusion de vapeur d’eau μ : rapport de la perméabilité à la vapeur d’eau de l’air sur la perméabilité à la vapeur d’eau du matériau considéré. A l’image de l’humidité relative, il s’agit en fait de la perméabilité relative du matériau (comparée à celle de l’air). Plus µ est grand, plus le matériau résiste à la diffusion de la vapeur d’eau. On utilise plus couramment µ que δ pour décrire les caractéristiques techniques des matériaux, bien que ces deux grandeurs soient intrinsèques.  

Coefficient µ

Résistance à la diffusion de la vapeur Sd : exprime en mètre l’épaisseur d’une couche d’air équivalente à la couche du matériau utilisé.

Valeur Sd

Ainsi, pour un Sd de 3m, le matériau a une résistance à la diffusion de la vapeur équivalente à une couche d’air de 3m d’épaisseur. Plus Sd est grand, plus le matériau résiste à la diffusion de la vapeur.

II/ L'humidité dans l'air : confort hygrothermique

L’humidité dans l’habitat est souvent source d’ennuis. On lui reproche de fragiliser les structures lors des périodes de gel, d’être un facteur de vétusté, de détériorer les conditions sanitaires des occupants. L’humidité fait partie de l’ensemble que l’on appelle « conditions climatiques », qui ont la particularité de nous être imposées et dont nous ne sommes donc pas acteurs. Spectateurs certes, mais certainement pas oisifs. L’humidité c’est comme la température, ça se régule pour trouver un équilibre qui vous permettra d’évoluer dans votre zone de confort thermique ou plus précisément votre zone de confort hygrothermique.

Femme froid
Condensation

Votre cerveau est le seul maitre de vos sensations. Certaines parties de votre corps comme la nuque, la paume des mains, les pieds et les chevilles et l’aine font offices de capteurs. Si les capteurs envoient un signal jugé par le cerveau comme « convenable » alors le cerveau sécrète des neurotransmetteurs qui vous procurent cette sensation de confort et de bien-être.
Il serait présomptueux d’établir une liste exhaustive de tous les facteurs influents sur le confort thermique mais j’en identifie 11 qui paraissent être les plus importants :
-la température de l’air ambiant
-la différence de température entre la tête et les pieds
-les courants d’air ambiants
-les effets de parois froides dans l’habitat
-les vêtements (résistance thermique et rayonnement)
-le rayonnement solaire
-la fatigue
-le sexe
-l’âge
-l’état psychologique et hormonal de l’instant
-l’humidité relative de l’air ambiant

Difficile à appréhender pour les non-initiés, le diagramme de l’air humide donne pour une température et l’humidité relative associée, la masse d’eau présente dans l’air ainsi que la température à partir de laquelle l’eau sous forme de vapeur va se condenser pour devenir liquide (le fameux point de rosée). Ce diagramme est très utilisé par les frigoristes notamment.

L’objectif ici n’est pas d’en comprendre la mécanique résultant d’équations enthalpiques mais plutôt d’identifier la zone de confort hygrothermique. Grossièrement on obtient ainsi une zone de confort hygrothermique telle que :
Température minimale « agréable » = 16°C pour 40% < HR < 80%
Température maximale « agréable » = 27°C pour 30% < HR < 50%
Les nuisibles à l’Homme (et aux structures !) se développent dans un milieu plutôt très humide (70% à 99% d’humidité relative) et dont la température correspond à celle de confort de l’Homme. Il faut donc absolument veiller à ce que l’air ambiant soit renouvelé correctement et que le duo température/humidité relative soit contrôlé.
C’est l’un des rôles du bureau d’études thermiques.

Diagramme de l'air humide

III/ L'humidité dans les murs : migration de la vapeur d'eau

Jusqu’ici nous avons vu que l’humidité (la pression de vapeur d’eau) et la température sont deux grandeurs liées et que leur évolution était décrite via le diagramme de l’air humide. Dans les murs, le raisonnement est sensiblement le même. On cherche à garder une humidité relative inférieure à 100% de manière à ce que la vapeur d’eau présente dans la structure ne se condense, qu’elle ne devienne pas liquide c’est-à-dire…de l’eau.
A cet effet, dans sa modélisation des parois du logement, l’ingénieur thermicien en bureau d’études thermiques utilise le diagramme de Glaser. Celui-ci traduit l’évolution de la température au travers d’un mur et donc aussi l’évolution de la pression de vapeur d’eau. A l’image de la thermique où j’incrémente la conductivité λ des matériaux, pour la partie hygrométrie j’y incrémente aussi le coefficient de résistance à la diffusion de la vapeur d’eau µ.  
A titre d’exemple prenons un mur de maçonnerie courante en brique alvéolée de 30cm avec enduis sur ITE.

Diagramme de Glaser

La pression de vapeur d'eau est supérieure à la pression de vapeur saturante, la vapeur d'eau se condense.

La vapeur d’eau progressant de l’intérieur vers l’extérieur, un point de rosée peut se former dans la maçonnerie (brique) et jusque dans l’isolant. En plus d’une détérioration des matériaux, l’isolant ne peut alors plus assurer les propriétés thermiques qui lui ont été allouées. L’eau conduisant beaucoup mieux la chaleur, vous aurez un isolant inefficace voir même plus conducteur que s’il n’y avait rien ! Un comble. Pour revenir à des explications plus physiques, la pression de vapeur saturante, fonction de la température chute en allant vers l’extérieur. La pression de vapeur, elle, ne chute pas assez car tous les matériaux du mur sont trop perméants. On se retrouve avec une pression de vapeur supérieure à la pression de saturation et donc une humidité relative qui franchit les 100%... c’est le drame, la vapeur devient eau.
Pour palier à ce problème, des pare-vapeur dont le coef µ est très important sont utilisés. Des panneaux isolants sont mêmes livrés avec pare-vapeur. La grande question est de savoir où installer, dans l’épaisseur du mur, la membrane pare-vapeur.

Diagramme de Glaser

Avec le pare-vapeur, la migration de la vapeur d'eau est stoppée.

Le bon sens veut qu’on installe toujours le pare-vapeur du coté intérieur de l’isolant. Etant sous des latitudes où l’humidité relative de l’air reste faible en comparaison à un climat tropical, l’humidité relative du logement sera toujours plus importante que celle de l’extérieur. Vous aurez donc très souvent une migration de l’intérieur vers l’extérieur. Je préconise de stopper la migration de la vapeur d’eau le plus tôt possible c’est-à-dire avant la maçonnerie de façon à mettre court à tout questionnement. Dans notre cas, un pare-vapeur entre l’isolant et la maçonnerie aurait pu faire apparaitre un point de rosé au niveau du pare-vapeur ce qui, a terme, aurait été préjudiciable à la maçonnerie.
« Mais dans ce cas, les murs ne respirent pas et l’humidité reste dans le logement ». Pas d’inquiétude, la ventilation de votre logement se charge de réguler le tout, encore faut-il qu’elle soit correctement dimensionnée… et encore une fois, c’est rôle de votre bureau d’études thermiques.

IV/ Humidité déjà présente : electro-osmose des murs

Moisissures mur

Migration de la vapeur d'eau stoppée

Nous avons étudié précédemment l’utilité du pare-vapeur qui empêche la migration de la vapeur d’eau de l’intérieur vers l’extérieur et prévient donc de la condensation de la vapeur dans le mur. Certains enduits extérieurs ont la particularité d’avoir une faible perméance W ou un coefficient µ très grand, ne laissant ainsi pas ou très peu passer la vapeur d’eau. Je vous ai, par ailleurs, bien spécifié que le couplage isolation-étanchéité-ventilation était indissociable. En effet, si vous décidez de stopper la migration de la vapeur d’eau au travers des murs il faudra toutefois veiller à ce que cette vapeur d’eau soit évacuée par la ventilation de votre logement (VMI, VMC). Si ça n’est pas le cas, vous verrez apparaitre des traces de moisissures derrière vos meubles et dans les coins supérieurs de votre logement (jonction mur-plafond).

Abordons à présent le problème déjà existant : des traces d’humidité et/ou de moisissures apparaissent sur mes murs, que faire ?
La première chose à faire est d’en identifier les causes. Dans la grande majorité des cas l’humidité est due à une remontée par capillarité ou à une migration de la vapeur d’eau impossible au travers de vos murs couplé à une mauvaise ventilation du logement.

Migration stoppée

La vapeur d'eau ne peut plus migrer vers l'extérieur et n'est pas assez évacuée par la ventilation. L'humidité relative augmente jusqu'à des seuils proches de 99%. L'air respiré n'est pas sain !

Capillarité

Selon le Document Technique Unifié 20.1 il est préconisé l’utilisation d’un « coupeur de capillarité », une arase bitumée étanche, entre le plancher et les fondations de vos murs. Celui-ci, comme son nom l’indique stoppe la progression de l’eau par remontées capillaires depuis les fondations vers les murs de votre logement. L’eau est ainsi bloquée sous votre vide sanitaire et n’altère pas l’intégrité de vos murs. Un mauvais positionnement de l’arase induit une infiltration d’eau indésirée et donc l’apparition à terme de fongiques.

Arase bitumée mal positionnée

Un mauvais positionnement de l'arase peut expliquer l'apparition de moisissures au pied des murs.

Arase bitumée

L'association des parpaings creux et de l'arase bitumée stoppent la progression de l'eau par capillarité.

Solution : électro-osmose

Les déshumidificateurs d’air ne pallieront pas aux causes. Vous serez dépendant d’un appareil, qui une fois en panne ou en disfonctionnement, vous ramènera à la réalité. L’injection de produits miracles par des trous dans la base de vos murs ne freinera qu’une partie de l’eau remontant par capillarité, l’autre partie s’amoncellera au niveau du produit et vous aurez encore plus d’humidité à la base de vos murs ce qui peut être encore plus dangereux qu’avoir une humidité répartie. Si malgré une ventilation performante, l’humidité dans les murs est toujours présente, la seule et unique solution viable reste l’électro-osmose. Il s’agit d’une inversion des polarité +/- dans votre mur ce qui produit l’effet inverse de la capillarité. C’est une solution non destructrice pour l’habitat et qui plus est viable car l’inversion de polarité induite est permanente. Il n’y aura donc plus de remontées d’eau par capillarité.

V/ Bonus

Vous avez survécu jusqu’ici ? Aller, en cadeau une petite anecdote sur votre logement.
Avez-vous remarqué que vos radiateurs ou convecteurs sont souvent placés proches (pour ne pas dire sous) vos fenêtres ? Pourquoi mettre une source de chaleur proche de l’endroit où on en perd le plus dans la pièce ?
Explications : jusque très tard dans l’histoire de l’Humanité, les foyers étaient chauffés via une cheminée qui était la seule source de production de chaleur. Les infiltrations d’air se faisaient comme aujourd’hui principalement par les menuiseries. L’air y était plus froid que celui proche de la cheminée ce qui provoquait très souvent des courants d’air allant des menuiseries vers la sortie de bouche de la cheminée. Aussi, les pauvres malheureux qui n’étaient pas au bord de la cheminée se retrouvaient en plein courant d’air !

Radiateurs

A leurs arrivées, les sources de chaleurs auxiliaires (radiateurs et convecteurs) ont été placées sous les menuiseries pour chauffer l’air infiltré. En ce sens « l’air chaud montait » et la pièce était beaucoup moins sujette à courants d’air et donc plus agréable thermiquement.

VI/ Conclusion

L’humidité est physiquement liée à la température. Il est donc erroné de ne parler que de confort thermique car à des humidités différentes, la température n’est pas ressentie de la même manière. Ainsi qu’à des températures différentes, l’humidité n’est pas ressentie de la même manière. L’homme est habitué à vivre dans une zone particulière de confort hygrothermique où la température varie de 16°C à 27°C et l’humidité relative de 30% à 80%. Certaines parties de son corps lui servent de capteurs mais chaque capteur n’est pas calibré de la même manière suivant les individus.
La structure d’un habitat doit être protégée des zones hygrothermiques propices au développement des acariens, bactéries et champignons. De plus, la gestion de la migration de l’humidité à travers les parois nécessite une attention toute particulière. Il faut veiller à ce que la vapeur d’eau qui migre n’atteigne jamais son point de rosée et ne condense donc pas.

Fabien MODAT

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