Outil de décarbonation
ADRIEN GAUDELAS
CONSEILLER - DÉVELOPPEMENT DE CONTENUS DE FORMATION
L’emploi de produits biosourcés constitue un moyen efficace pour réduire l’empreinte carbone des bâtiments. Alors que l’on concentre les efforts pour favoriser l’emploi de solutions structurales en bois, les isolants thermiques biosourcés s’ajoutent aujourd’hui aux possibilités.
Les isolants biosourcés peuvent prendre plusieurs formes : en vrac, en matelas, en panneau semi-rigide et en panneau rigide.
- En vrac, les isolants biosourcés peuvent être soufflés dans des cavités murales ou des caissons de plancher fermés ce qui permet un contrôle de leur densité. Ils peuvent être aussi simplement soufflés dans des combles. La ouate de cellulose, par exemple, permet même d’être projetée à l’eau ce qui rend possible la liaison des fibres entre elles et le support.
- En matelas, les isolants biosourcés sont utilisés pour remplir les cavités murales ou de toiture. Ils sont ainsi employés en remplacement des matelas en laine de verre ou en laine de roche. Bien que moins compressible que la laine de verre, par exemple, ils sont particulièrement appréciés des installateurs puisqu’ils sont flexibles ce qui les rend faciles à installer.
- En panneaux semi-rigides ou rigides, les isolants biosourcés sont utilisés comme solutions alternatives aux isolants du même type en laine de roche, en polystyrène ou en mousse polyuréthane. Ils se retrouvent donc sur un panneau de revêtement en OSB ou en contreplaqué comme en sous-couverture ou en isolation extérieure. Ces panneaux peuvent être achetés directement recouvert d’une membrane pare-vapeur ou pare-intempérie. De même, ces panneaux peuvent intégrer des chants en rainures et languettes afin de simplifier leur installation.
Comme la plupart des isolants biosourcés requièrent peu d’énergie pour les fabriquer, cela signifie que les utiliser en substitution aux isolants conventionnels permet de réduire le bilan carbone d’un bâtiment. Le tableau 1 illustre plus loin les émissions intrinsèques de différents choix d’isolants pour une enveloppe de murs en ossature légère en bois (2 x 6) avec un panneau de contreventement en OSB (figure1).
L’analyse comparative a été réalisée à l’aide de l’outil GESTIMAT pour des compositions d’enveloppes répondant aux mêmes critères de performance thermiques, un RSI effectif supérieur à 4,05 m2.K.W-1. Ces compositions possèdent toutes une résistance thermique leur permettant d’être employées de la zone 6 à la zone 8 selon le code de construction du Québec de 2020, soit l’entièreté du territoire québécois.
Figure 1 Composition de mur hors-sol extérieur type
Source : Cecobois
Figure 2 Synthèse de l'analyse des combinaisons d'isolants
Source : Cecobois
Tableau 1 Empreinte carbone des compositions de murs hors-sols extérieurs selon les combinaisons d'isolant dans les cavités et d'isolants rigides
Source : Cecobois
En comparaison du scénario de référence, les compositions avec de la fibre de bois et de la ouate de cellulose affichent les valeurs les plus basses et des réductions des émissions GES allant de 19,2 % et 38,5 %. L’impact de l’emploi d’isolant biosourcé sur l’empreinte environnementale de l’enveloppe est donc significatif.
Qu’en est-il des autres caractéristiques de performance ?
Peu importe leur forme, les isolants biosourcés possèdent des caractéristiques comparables voire supérieures aux isolants conventionnels à certains égards.
- Confort hygro-thermique : Les isolants biosourcés sont reconnus pour contribuer au confort des occupants en agissant comme régulateur d’humidité. En effet, ces isolants ont la capacité d’absorber l’excédent d’humidité relative dans l’air d’une pièce et de la désorber en période plus sec, et ce, sans compromettre leur durabilité.
- Masse thermique : La capacité thermique massique contribue à l’inertie thermique du bâtiment et permet également de contribuer au confort des occupants. L’hiver, les isolants biosourcés accumulent dans leur masse la chaleur transmise par le soleil le jour et la relâche progressivement la nuit ce qui permet de réduire les pics de consommation et de lisser la demande en énergie. De la même manière l’été, cela se traduit par une capacité à aplanir les pics de chaleur à l’intérieur des bâtiments.
- Isolation acoustique : Les isolants biosourcés peuvent aussi être utilisés comme isolants acoustiques tout comme les autres solutions conventionnelles. Les isolants semi-rigides en fibres de bois et les isolantes rigides en liège, par exemple, sont d’ailleurs particulièrement efficaces à cette fin.
- Résistance au feu : Les isolants biosourcés peuvent contenir jusqu’à 15 % d’adjuvants, généralement du borate, qui les rendent ignifuges tout en assurant leur résistance à la moisissure et à la vermine.
- Résistance à l’eau : Les isolants biosourcés ne résistent pas moins bien lorsqu’exposés à l’eau liquide ou à la vapeur d’eau excessive. En réalité, les isolants conventionnels comme la laine de fibre de verre, ne sont pas réellement plus performants à cet égard. À titre d’exemple, au contact de l’eau, la laine de verre perd de son intégrité structurelle, s’affaisse et n’empêchera pas l’installation de moisissures.
Pour de plus amples informations sur les isolants biosourcés, la fiche de Cecobois (à venir) ou la fiche de FPInnovations sur le sujet sont des ressources clés.
Le bois au service des bâtiments canadiens
CASSANDRA LAFOND
Ingénieure et scientifique dans le département Systèmes de construction, FPInnovations
En 2018, FPInnovations a lancé un projet pilote visant à illustrer l'utilisation d’isolant en fibres de bois (IFB) dans les différentes régions climatiques au Canada et à recueillir des données sur sa performance hygrothermique en faisant de la surveillance de bâtiments, en collaboration avec 475 High Performance Building Supply et le Conseil canadien du bois1. Les données ont été recueillies pendant plus de deux ans sur deux bâtiments.
Les deux bâtiments sont situés dans des climats froids et relativement secs, l'un à Collingwood, en Ontario (zone climatique 5) et l'autre à Saskatoon, en Saskatchewan (zone climatique 7A). Le premier se trouve à être une grande maison unifamiliale, et le second se compose d'un ensemble de neuf maisons en rangée.
Les deux projets ont été conçus pour répondre à la norme Maison Passive (Passivhaus), grâce à des enveloppes de bâtiment hautement isolées et étanches à l'air. Ils ont tous deux étés conçus à l'origine pour utiliser d'autres types d'isolant extérieur (ex : de la mousse plastique), mais ils ont été modifiés pour intégrer un isolant extérieur de type IFB.
Comme l'illustre la figure 1, pour la maison à Collingwood, un isolant de type IFB de 80 mm d'épaisseur a été installé à l'extérieur d'un assemblage de mur à doubles montants remplis d'isolant cellulosique soufflé et dont la surface extérieure est recouverte d'une membrane pare-intempérie, puis d'une cavité ventilée de 38 mm de profondeur. Pour le projet à Saskatoon, deux produits IFB, dont un IFB de 240 mm d'épaisseur et un parement extérieur à base d’IFB de 40 mm d'épaisseur, ont été installés à l'extérieur d'un assemblage à ossature de bois rempli de laine minérale. Le parement extérieur à base d’IFB a été exposé à une cavité d’écran pare-pluie ventilée de 19 mm de profondeur, et ce, sans membrane de protection2. Ces deux assemblages de murs extérieurs présentent une valeur R effective de plus de 42 et 56, respectivement, dépassant de loin la valeur R-24,5 requise pour les maisons dans les deux climats, selon la partie 11, « Efficacité énergétique », du chapitre « Bâtiment » du Code de construction du Québec.
Pour le suivi de la performance hygrothermique, quatre emplacements, dont deux répliques de murs orientés vers le nord et vers le sud, ont été sélectionnés dans chaque bâtiment pour l'instrumentation. À chaque emplacement de suivi, on a installé un ensemble de capteurs pour mesurer l'humidité relative (HR) et la température dans l'assemblage mural, la teneur en humidité (TH) du revêtement intermédiaire (c’est-à-dire, le contreplaqué) et d’un montant. Le système de suivi a été réglé pour recueillir et transmettre les données à raison d'une fois l'heure.
Figure 1 Illustrations montrant les assemblages muraux et l'emplacement des capteurs
La surveillance de deux bâtiments dans différents climats canadiens a démontré que les murs extérieurs incluant de l’isolant en fibres de bois se comportent bien dans le milieu bâti canadien.
Voici un résumé de la performance hygrothermique des murs extérieurs se composant d’IFB pour ces deux bâtiments.
Les murs extérieurs utilisés, en tant que partie de l'enveloppe du bâtiment, jouent un excellent rôle de séparation des milieux pour ces deux bâtiments. Les températures et HR intérieures restent largement confortables dans les climats marqués par des hivers froids et des étés chauds et sous le seuil Maison Passive de 10 % des heures par année à une température dépassant 25 °C.
- Les niveaux d'humidité intérieure restent également confortables. Pour la maison à Collingwood, les mesures d'HR varient entre 30 % en hiver et environ 60 % en été. À titre comparatif, l'HR est légèrement inférieure, souvent proche de 25 % en hiver pour la maison à Saskatoon, qui se trouve dans une zone de climat plus froid et plus sec que dans la maison à Collingwood.
- Les mesures confirment que le revêtement intermédiaire et les montants restent secs tout au long de la période de suivi, ce qui indique que les murs extérieurs fonctionnent bien aux endroits ayant fait l’objet de suivi.
- Les différences de pression de vapeur sur les murs extérieurs à partir des points de mesure confirment que la vapeur a tendance à se propager vers l'extérieur en hiver en raison d'un environnement intérieur chaud et plus humide. L’IFB, étant hautement perméable à la vapeur, ainsi que ses autres composants, y compris les membranes perméables à la vapeur, permettrait le séchage vers l'extérieur si, par exemple, il y a mouillage du bois accidentel lors de la phase de construction ou de l’utilisation du bâtiment. Cette caractéristique positive de l’IFB devrait concourir à la durabilité à long terme des murs extérieurs de ces deux bâtiments.
1. Knudson et Thomas, 2018 2. Le fabricant déclare que ce panneau d’IFB est très résistant à l’eau. Selon la partie 9 du Code national du bâtiment du Canada, un second plan de protection, le plus souvent un type de membrane résistante à l’eau, est nécessaire pour protéger les matériaux sensibles à l’humidité contre les infiltrations de précipitations (par exemple, pluie poussée par le vent). Dans un climat humide (par exemple, un climat côtier) avec un indice d’humidité supérieur à 1, une cavité d’écran pare-pluie est nécessaire pour assurer la coupure de capillarité et le drainage. On croit que l’utilisation d’une cavité d’écran pare-pluie de 19 mm de profondeur, qui n’est pas nécessaire pour le climat sec de Saskatoon, réduit considérablement la charge de pluie poussée par le vent pour le revêtement extérieur en IFB. Cependant, il est recommandé de protéger tout panneau d’IFB, sans traitement conservateur, avec une membrane résistante à l’eau pour assurer une durabilité à long terme, en particulier dans un climat humide.