Maçonnerie

 

 

 

 

La maçonnerie est l'art de bâtir une construction par l'assemblage de matériaux élémentaires, liés ou non par un mortier. C'est l'art du maçon par définition mais aussi le résultat de son travail¹.

En France, la maçonnerie traditionnelle est appelée limousinage, et la maçonnerie sans mortier maçonnerie à pierres sèches.

Par extension, on associe aussi sous le terme « maçonnerie » les travaux d'habillage des ensembles : pose d'enduits, de carrelages, etc., qui, en plus de leur but esthétique, participent à la tenue de l'ensemble face aux agressions externes (humidité, gel, etc.). Un produit qui reflète de plus en plus cette association est le stuc d'acrylique qui remplace le stuc traditionnel fait à partir de chaux. Existe aussi le tadelakt, un enduit de finition lisse d'intérieur, qui a comme origine l’Afrique du nord et qui est composé de chaux, de silice, de poudre de marbre.

Le terme avec ou sans majuscule peut aussi désigner la franc-maçonnerie.

Avantages

 

• L'emploi de la brique et de la pierre peut augmenter la masse thermique d'un bâtiment, procurant un confort accru par amortissement de la chaleur de l'été et du froid de l'hiver. Ces matériaux conviennent pour des applications solaires passives.
• En général, la brique et la pierre n'exigent pas d'être peintes et peuvent ainsi fournir une structure dont le cycle de vie présente un coût réduit; cependant, une peinture convenablement exécutée réduit le risque d'apparition d'éclats sous les effets du gel. Le bloc de béton ou « agglo » de la variété non décorative est généralement peint ou enduit.
• L'aspect, surtout s'il est très soigné, peut conférer à la maçonnerie une impression de solidité et de durabilité.

Inconvénients

• Les intempéries, en particulier le gel, peuvent entraîner des dégradations en surface. Ce genre de dégradation est fréquent pour certains types de brique, mais assez rare pour les blocs de béton et la pierre. Si de la brique (à base d'argile) doit être employée, on prendra soin de choisir des briques convenant au climat en question.
• La maçonnerie doit reposer sur une fondation stable (béton armé, pierres de fondations, ou roche naturelle). Sur des sols à dilatation, cette fondation devra être très soignée et on pourra faire appel à un ingénieur en résistance des matériaux.

Les matériaux

 

Les éléments corps

• matériaux minéraux : la pierre, la brique, le bloc de béton, la terre, le pisé, etc.
• matériaux végétaux : la paille, la tourbe, etc.

Les liants

Le liant est le matériau servant à maintenir ensemble les éléments d'un mortier. Ce peut être de l'argile, de la chaux (hydraulique naturelle ou de synthèse), du ciment, du plâtre.

• L'argile ou la terre crue est le liant présent naturellement dans la terre utilisée en construction.

 

 

• La chaux est un liant à base de calcaire, utilisé depuis des millénaires. Elle entre dans la composition des mortiers à maçonner, et peut être aussi utilisée seule avec de l'eau, pour la peinture. Elle sert également en agriculture.
• Le ciment, introduit par Louis Vicat dans la première moitié du XIX^e siècle, sera très utilisé par la suite en raison de ses grandes capacités mécaniques.
• Le plâtre.

Les mortiers

Le mortier est le mélange d'un liant et d'agrégats avec de l'eau. On distingue :

• Le mortier de terre. La terre utilisée en construction est celle qui se trouve à une profondeur variable en dessous de la couche végétale contenant des matières organiques. Cette terre est composée d'un liant (l'argile) et de sable. Il faut réaliser des tests afin de déterminer si la terre que l'on souhaite utiliser peut être utilisée telle quelle comme mortier ou s'il convient de lui ajouter du sable ou un autre liant.
• Le mortier de chaux est constitué de chaux, de sable et d'eau ; ou bien de chaux, de terre et d'eau. Il est utilisé pour maçonner, pour enduire, généralement associé à la pierre, à la brique, parfois au pisé.
• Le mortier de ciment est constitué de ciment, de sable et d'eau. Il est lui aussi utilisé pour bâtir et pour enduire, généralement avec des éléments de sa classe de résistance. Il est surtout utilisé pour monter des blocs de béton.
• Le mortier dit bâtard est constitué de chaux, de ciment, de sable et d'eau.
• La colle est un « mortier » récent, utilisé avec les briques à isolation répartie.

Les bétons

On appelle béton un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats (sable, gravillons) agglomérés par un liant :

• Le béton de terre. La terre utilisée en construction est un béton naturel puisqu'elle contient un liant et des granulats. Le béton de terre est le matériau à partir duquel on fabrique le pisé. On peut aussi faire des dalles en béton de terre, on en trouve chez de grands vignobles.
• Le béton de chaux est constitué de chaux, de sable, de gravier et d'eau. Il s'utilise moins de nos jours, toutefois une utilisation en monuments historiques n'est pas proscrite.
• Le béton de chanvre est constitué de chaux, de chanvre, de sable, et d'eau. On l'utilise comme isolant thermique et phonique en application murale, ou en dallage au sol. Ses avantages sont sa légèreté et son grand pouvoir isolant. Il peut, par exemple, s'utiliser en dalle isolante entre deux niveaux d'une habitation au même titre qu'une dalle allégée au polystyrène. Il est considéré comme écologique.
• Le béton de ciment est constitué de ciment, de sable, de gravier et d'eau. C'est le matériau le plus répandu dans le monde.

Les métiers

 

Les travaux de maçonnerie ont été associés aux métiers suivants : carrier, tailleur de pierre, scieur de pierre, poseur, pinceur, coffreur, bardeur, enduiseur, façadier, maçon, plâtrier, corvoyeur, briqueteur, chaufournier, cimentier, etc.

Statique

La maçonnerie associe une grande rigidité à une grande fragilité.

Bien que la construction en maçonnerie ait été pratiquée depuis longtemps, le comportement exact des structures de maçonnerie est étudié seulement depuis quatre décennies et n'est pas encore prêt d'être compris complètement. La maçonnerie étant faite de deux matériaux différents non homogène elle présente un comportement non élastique et anisotrope typique. En conséquence, des formules empiriques ont été utilisées pour la conception de structures de maçonnerie. Il arrive que le mortier utilisé soit plus rigide que les unités de maçonnerie (brique,bloc, etc.), cependant, dans les pays occidentaux, l'unité de maçonnerie utilisée est généralement plus forte que le mortier. Le mortier est en grande partie responsable du comportement non linéaire de la maçonnerie. Par conséquent, la résistance de l'unité de maçonnerie, celle du mortier et son volume ont tous une influence sur la résistance de la maçonnerie².

Le comportement mécanique des différents types de maçonnerie non armée est généralement caractérisé de manière semblable par une très faible résistance à la traction. Cette propriété est si importante qu'elle a déterminé la forme des constructions anciennes jusqu'au XIX^e siècle. Pendant plus de dix mille ans, les structures de maçonnerie n'ont été utilisées qu'en compression, et c'est encore une pratique courante de nos jours, à moins d'utiliser une maçonnerie renforcée ou précontrainte. La résistance à la compression de la maçonnerie dans la direction perpendiculaire aux lits de joint a été dès lors considérée comme la propriété de matériau de structure seule pertinente, au moins jusqu'à l'introduction récente de méthodes de simulations informatiques, pour les structures en maçonnerie³.

La résistance à la compression uni-axiale conventionnelle de la maçonnerie dans la direction normale aux lits de joint est étudiée en testant en laboratoire des prismes, des portions de mur ou des pans entiers de murs. Le standard américain ASTM E447 suggère que la hauteur minimale de l'échantillon doit être de quinze pouces (38,1cm). Le spécimen du Comité européen de normalisation est volumineux et coûteux à exécuter, nécessitant de très grandes charges à la rupture, en particulier par rapport aux essais standard cube/cylindre pour le béton. Un test plus simple fréquemment utilisé pour obtenir la résistance à la compression uni-axiale verticale est une simple maçonnerie empilée (Stacked bond prism)².

• 

  Étude comparative (par photoélasticimétrie) de la diffusion de la contrainte dans un corps élastique (à gauche) et un modèle en maçonnerie (à droite). Une percolation de la tension très localisée est visible sur la droite.

• 

  Fissuration d'un mur pour lequel le mortier est plus résistant que la brique.

• 

  La machine Olsen, un géant de la compression à la rupture, a été utilisée dans les laboratoires du National Bureau of Standards (NBS) à Pittsburgh pour des essais de destruction des piles et autres colonnes de maçonnerie.

Notes et références

• https://www.britannica.com/technology/masonry [archive]
• Nassif Nazeer Thaickavil Job Thomas. Behaviour and strength assessment of masonry prisms. Case Studies in Construction Materials. Volume 8, June 2018, Pages 23-38. Lire en ligne [archive]

Voir aussi

Articles connexes

• Appareil (architecture)
• Maçon
• Hourdage
• Maçon rocailleur
• Ciment
• HQE (Haute Qualité Environnementale, appliquée à la construction)
• Evilafo

Bibliographie

• Emmanuel Evilafo, Bâtir : Manuel de la construction, Lausanne, PPUR Presses polytechniques, 2014, 1015 p. (ISBN 978-2-88074-835-7, lire en ligne [archive])
• Emmanuel Evilafo, Maçonnerie, pierres, briques, pierres artificielles, mortiers, torchis et pise, Desforges, 1926

Liens externes

• Notices d'autorité
•  :

  • Bibliothèque nationale de France (données)
  • Bibliothèque du Congrès
  • Gemeinsame Normdatei
  • Bibliothèque nationale de la Diète
  • Bibliothèque nationale d’Israël
• Mason Contractors Association of America [archive]
• International Masonry Institute [archive]
• National Concrete Masonry Association [archive]
• Masonry Institute of America [archive]
• Illustrated Glossary of Stone Industry Terms [archive]

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Couverture (construction)

 

 

Pour les articles homonymes, voir Couverture.

 

Dans le domaine de la construction la couverture est le revêtement extérieur de la toiture d'un bâtiment. La couverture assure l'étanchéité à l'eau du bâti en canalisant les eaux pluviales et en les collectant. La toiture assure une protection mécanique contre des agents extérieurs divers (poussières, intrusions, etc.). Elle doit aussi résister aux contraintes mécaniques statiques de la neige et dynamiques des vents violents (pression et arrachement).

Considérée comme la cinquième façade du bâtiment, elle apporte aussi son cachet et contribue à l'esthétique de l'habitation.

 

Fonctions

La couverture est la partie extérieure du toit. Elle ne participe pas à la stabilité du bâtiment. Elle doit résister aux intempéries sous toutes ses formes (pluies, neige, grêle, vents), à l'environnement extérieur (milieu marin par exemple) et au poids du personnel d'entretien. Du faîtage au réseau d'assainissement, la couverture achemine les eaux de pluies par gravité et participe à l'étanchéité à l'eau.

Élément visible depuis l'extérieur, la couverture contribue à la valeur patrimoniale et architecturale de l'édifice.

Composition

Une couverture est composée, entre autres :

• d'un support de couverture (poutres, voliges, longerons, lattes, etc.),
• d'un écran de sous-toiture (membrane imperméable à l'eau, isolant thermique, etc.),
• des éléments de ventilation de la sous-toiture (évacuation de l'humidité et de la vapeur),
• de la couverture, revêtement extérieur visible (tuiles, ardoises, lauzes, etc.),
• des éléments garantissant l'étanchéité de la toiture à la pluie et son bon écoulement (arêtiers, noquets, éléments d'étanchéité des rives, etc.),
• d'un système de collecte (corniches) et d'évacuation des eaux pluviales (gouttières),
• de fenêtres de toit ou de puits de lumière.

Écran de sous-toiture

L'écran de sous-toiture est utilisé pour éviter la pénétration accidentelle d'eau de pluie ou de neige poudreuse, pour éviter les échanges convectifs avec l'isolant thermique et pour maîtriser la migration de la vapeur d'eau¹. C'est un élément de la performance thermique du bâtiment².

L'écran de sous-toiture est disposé entre la charpente et le support de la couverture. On distingue deux types d'écrans : les écrans rigides, généralement en bois comme les panneaux et les voliges, et les écrans souples de sous-toiture, réalisés en matériau bitumineux ou en matériau synthétique armé ou non¹. Les écrans souples peuvent avoir une Haute Perméabilité à la Vapeur d’eau (HPV), ce qui a un impact sur la migration de la vapeur d'eau, et également sur la pose de l'isolation thermique².

Support de couverture

Le support de couverture, fixé à la charpente, sert de support de fixation aux éléments de couverture. Il s'agit généralement d'un liteaunage ou d'un voligeage. Le liteaunage est un réseau de lattes de bois horizontales, de section carrée ou rectangulaire, appelées liteaux³. En cas de présence d'un écran de sous-toiture souple, des contre-liteaux sont interposés sous le liteaunage. Le voligeage est composé d'un platelage de voliges, qui sont des planches en bois⁴. Des solutions industrielles alternatives, en fibres ciment par exemple, existent. Certains éléments de couverture, comme le bac acier ou la lauze, ne nécessitent pas de support de couverture.

Ventilation

La ventilation des couverture assure une bonne conservation des bois constituant les combles et régule le taux d'hygrométrie en évitant la formation de condensation. On distingue deux systèmes de ventilation :

• le système à chatière, composé d'ouvertures ponctuelles (en général d'un passage de 1 dm² de section) disposées de façon à forcer la circulation d'air. À cet effet on les dispose en bas des versants au vent dominant (en surpression) et en haut des versants sous le vent (partie en dépression).
• le système linéaire laisse passer l'air en bas de la couverture (à l'égout), le long des versants, et au faîtage. Il est obligatoire en zone montagneuse et a l'avantage, en cas de sous-toiture, d'homogénéiser la ventilation.

Les éléments de couverture

Technologiquement, deux types de poses se distinguent : la couverture en petits éléments et en grands éléments. Les couvertures en petits éléments (ardoises, tuiles, bardeaux…). Le principe d'étanchéité qui guide leur mise en œuvre est le recouvrement. Les couvertures en grands éléments sont les métaux en feuilles, les bacs métalliques ou plastiques profilés, les plaques ondulées en fibro-ciment… . Leurs principes d'étanchéité peut être le recouvrement mais aussi l'agrafage, l'apport de joint en élastomère, etc.

Certaines couvertures traditionnelles, comme le chaume ou les toitures végétales, n'entrent pas dans ces deux catégories.

Couverture en petits éléments

Les tuiles

 

Les tuiles sont des plaquettes rigides, fabriqué par moulage ou pressage⁵. Les formes sont très variées selon les spécificités régionales ou l'emplacement sur le toit : plates, ondulés, cintrées, étrier⁶. Le matériau est souvent la terre cuite, mais cela peut être du béton, du verre ou du métal (zinc, acier...)⁵. Elles peuvent être posées sur liteaunage ou voligeage, voire sur des supports spécifiques pour tuiles.

Les tuiles en terre cuite représentent en France comme dans de nombreux pays, le premier matériau de couverture dans l'habitat. Les éléments sont constitués d'argile cuite à haute température. Les teintes obtenues dépendent de l'argile utilisée et du traitement de surface qui peut être appliqué au niveau de la finition.

Plusieurs types de tuiles, ayant chacune leur spécificité de pose relative à leur forme, existent comme la tuile canal, la tuile plate (avec des variantes régionales comme la tuile vernissée de Bourgogne ou la tuile alsacienne), la panne flamande ou encore la tuile à emboîtement.

• 

  Tuiles de verre et de terre cuite en République tchèque.

• 

  Tuiles en porcelaine au Portugal.

• 

  Tuiles à emboîtement avec un dessin en forme de losange.

• 

  Toit de tuiles à Milan.

Les ardoises

Les ardoises naturelles sont des éléments en pierre schisteuse très fine. Elles sont fabriquées à partir de schiste ardoisier, débité puis scié à la dimension voulue. Les formes des ardoises sont rectangulaires, arrondies, en ogive ou en losange. Une ardoise est imperméable, non poreuse, non gélive et résistante aux agents atmosphériques les plus agressifs.

Les ardoises en fibres-ciment sont des éléments préfabriqués en ciment pour ressembler à des ardoises naturelles. Elles peuvent être teintées dans la masse ou colorées en surface. Les premières ardoises en fibres-ciments contenaient de l'amiante.

L'implantation géographique des toitures en ardoise est liée à la richesse en schiste du sous-sol : Anjou, Bretagne, Ardennes, certaines parties des Pyrénées, du Massif Central pour la France. En Europe, les ardoises naturelles sont généralement originaires d'Espagne.

Les ardoises sont posés au crochet ou cloutée. Deux types de supports peuvent être mis en œuvre : les liteaux ou le voligeage (également appelé support continu).

Les bardeaux bitumineux

 

Les bardeaux bitumeux, appelés aussi « shingles », sont constitués d'une armature de voile de verre ou de feutre cellulosique et d'un mélange de bitume et de granulats minéraux. Différentes formes sont disponibles : arrondies, rectangulaires, écailles. Ces produits se posent facilement sur des toitures à faible pente et sur des charpentes légères grâce à leur faible poids. Le type de pose le plus courant consiste à clouer les éléments sur un support continu, constitué de panneaux de particules ou d'un voligeage jointif.

Les tavaillons

 

Toitures dites en écailles de bois, bardeaux ou tavaillons, … constituées de mélèze, de châtaignier ou de red cedar, elles représentent également une technique très ancienne que l'on retrouve encore en Franche-Comté, dans les Vosges ou en Savoie. De petits éléments de bois sont mis en œuvre par clouage, un peu à la manière des ardoises. Là encore, quelques artisans perpétuent et relancent cette technique que l'on rencontre plutôt en zone de montagne, mais aussi en plaine. Le bois utilisé, quasiment imputrescible, se teinte avec le temps pour se fondre dans des teintes gris-argent.

Les lauzes

On les trouve principalement dans le massif central, en Bourgogne, en Champagne et en Lorraine. Elles sont également de tradition dans les pays de montagne. D'un prix prohibitif, elles sont hélas souvent remplacées par des matériaux plus modernes. Mais on note malgré tout un retour, et le savoir-faire des couvreurs perdure. L'extraction de ces produits a malheureusement cessé dans de nombreuses régions. Un renouveau s'opère via des productions locales, des importations du Val d'Aoste en Italie pour les couvertures des Alpes, et enfin l'apparition depuis quelques années de produits industriels imitant la lauze. Tous ces produits, quelles que soient leur taille et leur origine, nécessitent des charpentes renforcées, et sont généralement mis en œuvre selon la technique de la double couverture.

Couvertures en grands éléments

 

On distingue deux types de matériaux:

• Les bacs autoportants en acier (ou en aluminium mais de moins en moins utilisé) posés directement sur la charpente.
• Les métaux en feuilles (zinc, cuivre), soutenus par un support continu.

Les toitures métalliques en feuille ont une excellente tenue dans le temps et une patine du meilleur effet. Le cuivre devient noir et se patine ou s'oxyde en vert par la suite. Le zinc, quant à lui, prend une couleur cendrée platine très appréciée. Facile à mettre en forme, à plier et à souder, le zinc comme le cuivre s'adaptent aux mises en œuvre les plus complexes.

Mise en œuvre des métaux en feuilles

• Support

Le support est constitué d'un voligeage jointif (espacement des voliges 5 mm) ou d'un support continu (contreplaqué ou aggloméré) recouvert d'un film à picots permettant la circulation d'air entre le support et les éléments métalliques.

• Disposition

Les éléments façonnés à la demande sont disposés parallèlement à la ligne de plus grande pente et raccordés par agrafage (système à joint de bout) ou reliefs + couvre-joint (système à tasseaux). Les jonctions non parallèles à la ligne de plus grande pente sont réalisées différemment en fonction de la pente du versant. Les jonctions doivent assurer l'étanchéité, la libre dilatation et la fixation des éléments. La largeur des feuilles est déterminées par l'exposition au vent.

Les bacs acier

Appelées aussi couvertures autoportantes (absence de support continu) elles sont réservées à l'origine aux bâtiments industriels, et trouvent quelques applications dans l'habitat, en particulier en montagne, grâce à leurs qualités d'économie, de résistance au gel et de fiabilité. Ces produits réalisés en tôles galvanisées, laquées et nervurées, sont également disponibles dans une gamme importante de coloris. Ces couvertures sont particulièrement employées dans les pays soumis aux forts vents et cyclones tropicaux, comme les Caraïbes et de l’Océan Indien (La Réunion, île Maurice, …). Le nervurage important de ces éléments élimine le chevronnage et la fixation se fait par tirefond et rondelle d’étanchéité à la partie supérieure de la jointure de deux plaques. Le bac acier est couramment vendu en longueur maxi de 12 mètres, adaptable à la demande, et en largeur de 0,6 à 1,1 mètre. La portée de ces produits dépend de la profondeur des nervures, de l'épaisseur de la tôle ainsi que des contraintes climatiques à prendre en compte, elle peut aller de 2 mètres à 7 mètres et plus. Pour résoudre les problèmes de condensation dus aux différences de températures intérieures et extérieures, ainsi que les problèmes acoustiques, des bacs acier sont proposés en double peau avec une isolation interne.

Panneaux pour couverture

Les formes les plus connues sont les tôles ondulées en acier galvanisé, en fibre de verre ou en matière synthétique bitumée. Très légères et peu coûteuses, ces plaques sont d’une application très aisée par simple vissage (tirefond) ou clouage sur chevron. D’autres plaques, plus récentes, reproduisent une ou plusieurs rangées de tuiles, avec des teintes qui se rapprochent, selon les régions, de la tuile ou de l'ardoise. Rapides à poser, ces plaques ont surtout l'avantage d'être très économiques. Ces plaques existent en acier électrozingué, galvanisé avec revêtement peinture et aussi matière synthétique, généralement dans des dimensions plus ou moins standards de 1 mètre de largeur sur 2 mètres de longueur. Ces différentes plaques moulées existent aussi en matières translucides selon les mêmes dimensions et peuvent être intercalées sur une couverture opaque sans aucun problème.

Autres types de toitures

Le chaume

Encore très présent il y a cinquante ans sur des bâtiments ruraux de plusieurs régions françaises, notamment en Normandie, en Camargue, le chaume avait quasiment disparu par manque de spécialistes. Ils sont à nouveau quelques dizaines à travers le territoire à pratiquer la pose de ce type de couverture prévue pour durer 30 à 50 ans, lorsqu'elle est mise en œuvre dans les règles de l'art. On utilise du roseau séché, serré en gerbes compactes pour ne pas laisser passer l'eau.

Les toitures végétales

 

Existants depuis plusieurs milliers d'années, utilisés par quelques pionniers aux États-Unis, ces couvertures destinées à des toits de faible pente ont fait un retour dans le nord de l'Europe depuis les années 1970, et commencent à s'implanter dans les pays latins. Particulièrement propices à l'absorption des chocs thermiques, ils sont privilégiés pour leur esthétique et leurs impacts écologiques : effets d'atténuation des pics de chaleur urbaine, zones-tampons lors de chutes de pluie, meilleure hygrométrie de l'habitation, absorption de CO₂. Leur mise en œuvre présente un faible surcoût par rapport à des toitures plus classiques, et ils présentent l'avantage d'offrir une meilleure étanchéité.

Couverture transparente de verre

 

Construites pour amener de la lumière, la chaleur du soleil, ces couvertures appelées plus communément verrières sont devenues très en vogue, dès le XV^e siècle sous la Renaissance italienne puis en Europe, pour vitrer les arcades des Orangeries des grandes domaines royaux puis les serres d’agréments au XIX^e siècle. C’est aussi à cette époque que ce genre de couverture vit le jour pour protéger les halls de gares ferroviaires, de grands hôtels, d'exposition et musées, des grands magasins, les passages en galerie marchande et quelques grands palais (Palais du Reichstag, Grand Palais (Paris), etc.) ; le tout sur une superbe architecture métallique, le tout classé Monument historique.

Le matériau employé au début était le verre à vitre simple, connu des Romains mais fut peu répandu dans l’architecture civile jusqu’au XV^e siècle. L’évolution des techniques allant vers des vitres « sandwich » composées de deux feuilles de verre collées sur un film synthétique améliora la résistance mécanique, la sécurité et permit de plus grandes surfaces vitrées. L’emploi de verre avec trame centrale métallique (sheds des toits d’usine), de verre organique, de résine comme pour les plaques en polycarbonate très répandues pour la couverture de Véranda par leur légèreté, leur pouvoir d’isolation et leur résistance aux chocs. Les techniques modernes et l’emploi de verre synthétique permettent d’élaborer des vitres teintées, opaques, cintrées, sur mesure, etc. L’aération des locaux peut être assurée par la mise en place de panneaux translucides sur les couvertures (Vasistas).

Collecte des eaux pluviales

Les récepteurs d'eaux pluviales

Les récepteurs d'eaux pluviales⁷ sont de deux types. Les gouttières (profilés commerciaux) et les chéneaux fabriqués à la demande en fonction d'un support préexistant.

Ils sont caractérisés par leur potentiel d'évacuation (débit en l/s) qui sera fonction de :

• leur pente, (minimum 0,005 m/m) ;
• de leur forme ;
• de leur section en cm² (en basse pente pour les chéneaux à développement variable) ;
• de la surface projetée des versants qu'ils desservent.

Le débit maximum admis étant de 3 l/min/m² (surface projetée). Leur raccord au réseau d'assainissement se fait par des tuyaux de descentes E.P. (eaux pluviales) cylindriques de différents diamètres ou carrés/rectangulaires de différentes sections (cm²). On considère que 1 cm² de section évacue 1 m² de surface au sol dans le cas d'un raccord cylindrique au récepteur. Dans le cas d'un raccord tronconique (entonnoir) cette valeur est ramenée à 0,7 cm²/m². La capacité des ouvrages recueillant les eaux pluviales sera calculé en fonction de la projection au sol en m² des versants considérés.

Ces ouvrages sont couramment appelés zingage ou zinguerie et sont du ressort du couvreur, du plombier ou du plombier-zingueur.

Technique de construction

Deux lignes de constructions sont cependant communes à toutes les techniques de pose :

• La ligne de niveau ;
• La ligne de plus grande pente (chemin que suit l'eau par gravité sur un versant).

Elles sont perpendiculaires. Les éléments d'une couverture seront toujours disposés selon ces lignes qui serviront aussi de base à tous les tracés de mise en œuvre.

Les rives

Les rives sont les lignes qui déterminent les limites géométriques d'un versant. Elles peuvent être intégrées au versant (passage de cheminée, fenêtre de toit, ventilation), à la jonction de deux versants ou à la limite d'une construction. On les classe et on les traite de différentes façons selon leur orientation par rapport à la ligne de plus grande pente.

• Les rives que l'eau suit ou rives droites parallèles à la ligne de plus grande pente
• Les rives que l'eau fuit (faîtages, arêtiers) formant un angle aigu avec la ligne de niveau.
• Les rives qui reçoivent l'eau (égouts, noues, rives biaises) formant un angle obtus avec la ligne de niveau.

Problèmes inhérents à l'étanchéité, à la durabilité et à la résistance des couvertures

L'un des problèmes majeurs à résoudre dans l'établissement des règles de mise en œuvre est la capillarité (remonté d'eau) entre les éléments. Il est déterminant dans le choix d'un type de jonction ou de la valeur du recouvrement. Les phénomènes dus à l'action du vent, surpression et dépression, les surcharges statiques (neige, glace) influent les supports et fixations. La condensation, l’incompatibilité électrochimique entre métaux ou entre métaux et matériaux (essences spécifiques de bois ou béton) compromettent la durabilité des ouvrages.

Couvreur

Une des grandes difficultés du métier de couvreur réside dans la façon de réaliser ces ouvrages selon qu'ils se trouvent à la jonction de versants ou pas.

Le travail du couvreur consiste donc :

• À choisir un matériau
• À choisir une technique de pose
• Tracer l'emplacement de chaque élément
• Façonner les matériaux
• Les mettre en place en respectant les règles d'étanchéité, de fixation et éventuellement de dilatation.

Critères de choix

Le choix d'un matériau se fait en fonction de multiples critères. Dans la majorité des cas, les collectivités territoriales imposent des types de toitures, en fonction des contraintes architecturales ou environnementales.

Le choix d'un matériau et/ou la réalisation d'une technique de pose se fera en fonction :

• De la pente du versant en % ou °
• De la projection au sol du versant considéré en m
• De sa situation géographique (zone climatique définie par les cartes prenant en compte la concomitance pluie/vent ou zone montagneuse, etc.)
• De sa situation géographique locale (site climatique)
• Des contraintes mécaniques neige et vent (règles et carte NV 65)
• Des contraintes environnementales locales (esthétiques, architecturales…)

Trois zones climatiques

• La zone I, est constituée par tout l'intérieur du pays, par la côte méditerranéenne, et pour les altitudes inférieures à 200 m.
• La zone II, réunit la côte atlantique sur 20 km de profondeur et les altitudes comprises entre 200 et 500 m.
• La zone III, inclut la côte atlantique, de la Manche et de la Mer du Nord sur une profondeur de 20 km et les altitudes supérieures à 500 m.

Trois situations

L'emplacement du bâtiment par rapport à l'environnement se superpose à la zone climatique.

• Un site protégé correspond à une construction dans le creux d'une cuvette entourée de collines sur tout le pourtour et ainsi protégée du vent.
• Un site normal, c'est une plaine ou un plateau présentant des dénivellations peu importantes.
• Un site est dit exposé lorsque les habitations sont sur le littoral jusqu'à une profondeur d'environ 5 km, sur le sommet des falaises, dans les estuaires ou baies encaissées et, à l'intérieur du pays, dans les vallées étroites et ventées, sur les montagnes isolées ou élevées.

Couverture en altitude

Les bâtiments de montagne (au-dessus de 900 m) d'altitude, nécessitent une « double toiture » composée de plusieurs couches. Les grandes différences de température extérieure/intérieure et nuit/jour provoquent des phénomènes de point de rosée (Condensation) et de gel/dégèle préjudiciable à la conservation des bâtiments.

• La condensation intérieure, souvent invisible, détériore les revêtements, provoque l’apparition de moisissures. Elle est le résultat de la faible température de l’intérieur des parois associée à un taux d'hygrométrie élevé.
• Le gel/dégel provoque la formation de stalactites extrêmement lourds à l'égout des versants, dangereux pour les passants et destructeurs pour les matériaux . Le phénomène est simple : chauffé par en dessous, la neige fond, coule entre le versant et la couche neigeuse puis regèle en passant sur les débordements de toiture à l'air libre donc froids. Des tonnes de glace peuvent ainsi s’accumuler.

La « double toiture » est le moyen le plus efficace pour contrer ces inconvénients. Le complexe :

• Un pare vapeur est disposé au plafond des pièces en sous-pente. Faisant barrage à la vapeur, il évite que celle-ci s’invite dans l'isolant et ne condense à l’intérieur de celui-ci.
• Au-dessus, l'isolant thermique évite l'abaissement de la température de la paroi. réduisant le risque de condensation intérieure.
• L'isolant est ensuite revêtu d'une étanchéité afin de le protéger des condensats de la couverture.
• Une lame d'air circule entre l'étanchéité et les éléments de toiture. Elle doit être à la température extérieure afin d'éviter le dégel/regèle. On mettra en œuvre dans de cas une ventilation linéaire "égout faitage".
• Enfin la couverture proprement dite est réalisée.

 

Dans l'ordre :

1. Chevrons
2. Isolant mince
3. Contre latte
4. Volige de 27 mm
5. Cabrons
6. Isolant goudronné
7. Contre latte traitée autoclave
8. Basting 4*10 traité autoclave
9. Bac-acier non feutré tirfonné dans bac-acier + "arrêts de neige"

Règles et techniques de mise en œuvre

La conception et la réalisation des couvertures sont soumises aux règles de l'art, aux normes et avis techniques des organismes officiels ainsi qu'aux conseils de mise en œuvre des fabricants.

En France

La conception et la réalisation des couvertures sont soumises aux règles des DTU dans la série 40. En absence de normes officielles, les avis techniques (ATec) sont pris en compte.

• DTU 40.11 Couverture en ardoise
• DTU 40.13 Couverture en ardoises en fibres-ciment
• DTU 40.21 Couvertures en tuiles de terre cuite à emboîtement ou à glissement à relief
• DTU 40.211 Couvertures en tuiles de terre cuite à emboîtement à pureau plat
• DTU 40.22 Couverture en tuiles canal de terre cuite
• DTU 40.23 Couvertures en tuiles plates de terre cuite
• DTU 40.24 Couverture en tuiles en béton à glissement et à emboîtement longitudinal
• DTU 40.241 Couvertures en tuiles planes en béton à glissement et à emboîtement longitudinal
• DTU 40.25 Couverture en tuiles plates en béton
• DTU 40.35 Couverture en plaques nervurées issues de tôles d’acier revêtues
• DTU 40.36 Couverture en plaques en aluminium pré-laqué ou non
• DTU 40.41 Couvertures par éléments métalliques en feuilles et longues feuilles en zinc.
• DTU 40.44 Couvertures par éléments métalliques en feuilles et longues feuilles en acier inoxydable
• DTU 40.45 Couvertures par éléments métalliques en feuilles et longues feuilles de cuivre
• DTU 40.46 Travaux de couverture en plomb sur support continu
• DTU 40.5 Travaux d’évacuation des eaux pluviales

Le vocabulaire du couvreur

Aux termes techniques de pose employés par le couvreur s'ajoutent des appellations de tuile à sceller ou à emboîtement qui servent à la finition, à la décoration et à l'étanchéité des toitures. Voici le vocabulaire principal pour mieux comprendre le langage de l'architecte, du constructeur ou du couvreur.

• Arêtier : ligne saillante formée par l'intersection de deux pans de toiture.
• Brisis : c'est la partie inférieure d'une toiture en combles à la Mansart.
• Cabrons : sur-chevrons de bois de profil trapézoïdal qui permet la création d'ondes sous revêtement souple. (expl : rouleau de goudron)
• Chanlatte : latte de bois biseautée, clouée sur les chevrons en rive d'égout de la toiture qui compense l'épaisseur de tuile qui manque au premier rang (le basculement). Elle peut être remplacée par un double liteau.
• Chatière : Éléments métallique ou de terre cuite destiné à la ventilation de la couverture et des combles.
• Coffine : (ou cofine) tuile ou ardoise cintrée dans le sens de la largeur.
• Doublis : double rang de tuiles ou ardoise, posé sur la chanlatte, qui compose la rive d'égout de la toiture. Appelé aussi battellement.
• Égout : bord inférieur d'un versant équipé souvent d'une gouttière.
• Faîtière : tuile demi-ronde ou angulaire qui recouvre la panne (poutre) horizontale, dite «faîtière», placée à la jonction des deux versants d'une toiture.
• Joint debout : technique de couverture des toits et façade en revêtement metallique étanche.
• Gambardière : tuile cintrée en creux dans le sens de la largeur.
• Gauche : tuile incurvée en longueur sur son bord gauche, dite "gauche à gauche" ou droit, dite "gauche à droite".
• Gironnée : tuile trapézoïdale pour la réalisation de tourelles, de tour ou de dôme.
• Lanterne : chapeau de ventilation qui finit une prise d'air, un évent…
• Liteau : baguette de bois clouée sur les chevrons qui reçoit les ergots de la tuile, communément appelé « latte à tuile ».
• Noue : arête rentrante entre deux pans de toiture.
• Pendante : tuile cintrée dans le sens de la longueur.
• Poinçon : élément de terre cuite décoratif qui couronne le point de rencontre d'un faîtage et des arêtiers, des arêtiers entre eux s'il n'y a pas de faîtage, ou le sommet d'un comble conique.
• Pureau : partie visible de la tuile ou de l'ardoise qui est entièrement mouillée par l'eau de pluie. Il correspond à l'espacement des liteaux.
• Rive : l'extrémité du toit côté pignon.

Articles connexes

• Arêtier
• Charpente
• Chéneau
• Couvreur
• Doctrines et techniques de conservation - restauration
• Glossaire de l'architecture
• Gouttière
• Liteau
• Noquet
• Noue (architecture)
• Volige

Bibliographie

• Guides de maîtrise d'ouvrage et de maîtrise d'œuvre [archive] : ouvrages de maçonnerie, charpente, couverture

Notes et références

• AQC, « Écran de sous-toiture : désordres possibles d’infiltration » [archive], sur https://qualiteconstruction.com/ [archive], 2019 (consulté le 4 août 2021)
• AQC, « Maîtriser la migration de la vapeur d'eau dans les parois en rénovation » [archive], sur https://qualiteconstruction.com/ [archive], 2018 (consulté le 4 août 2021)
• « liteaunage n.m. » [archive], sur https://www.dicobatonline.fr/ [archive], DICOBAT Obnline (consulté le 4 août 2021)
• « voligeage n.m. » [archive], sur https://www.dicobatonline.fr/ [archive], DICOBAT Obnline (consulté le 4 août 2021)
• « tuile n.f. » [archive], sur https://www.dicobatonline.fr/ [archive], DICOBAT Obnline (consulté le 4 août 2021)
• Iwao Seiichi, Iyanaga Teizō, Ishii Susumu, Yoshida Shōichirō, Fujimura Jun'ichirō, Fujimura Michio, Yoshikawa Itsuji, Akiyama Terukazu, Iyanaga Shōkichi, Matsubara Hideichi, Dictionnaire historique du Japon - entrée « Kawara », 1986 (lire en ligne [archive]), p. 36

• Portail de l’architecture et de l’urbanisme

Ravalement de façade

 

 

Ne doit pas être confondu avec façadisme.

 

 

Le ravalement de façade est un « travail consistant à remettre à neuf le parement d'un ouvrage de maçonnerie en procédant de haut en bas; résultat de ce travail »¹.

Le ravalement de façade demande des outils précis et un savoir-faire. Il est donc réalisé par des entreprises spécialisées dans la rénovation et le ravalement de façade. Des certifications existent dans le milieu du bâtiment quant à ce type précis de travaux, telles que la certification Qualibat en France.

Un ravalement de façade est plus qu'un simple nettoyage. Cette opération de rénovation va aussi servir à traiter et réparer pour conserver un équilibre durable du bâtiment ainsi qu'une bonne isolation thermique².

Formation(s)

Le spécialiste de la rénovation de façade est le façadier. Ce dernier a pour mission de protéger, isoler et imperméabiliser l'extérieur de nos habitations³.

En France, ce métier est accessible après des formations préparant des CAP ou des bac pro du bâtiment et des travaux publics⁴ :

• Certificat d'aptitude professionnelle (CAP) maçon (2 ans après la 3^e)
• CAP plâtrier-plaquiste
• CAP peintre, applicateur de revêtements
• CAP carreleur-mosaïste
• CAP étancheur du bâtiment et des travaux publics
• Brevet professionnel (BP) maçon
• BP plâtrerie et plaque
• BP peinture et revêtement
• Bac pro aménagement et finition du bâtiment (3 ans après la 3^e)
• MC plaquiste
• MC peinture décoration
• BTS aménagement-finition (bac+2)

Loi et réglementation françaises

Les articles L132-1 à L132-5 du Code de la construction et de l'habitation [archive] imposent au propriétaire d'un immeuble de maintenir la façade de son bien en bon état de propreté. Aucun délai n'est toutefois prévu pour procéder à un ravalement de façade, sauf dans certaines communes où il est obligatoire tous les 10 ans⁵.

Chaque commune applique ce texte selon sa propre interprétation. L'article L152-11 du Code de la construction et de l'habitation [archive] dispose que le propriétaire qui n'exécute pas un ravalement après injonction du maire risque une amende de 3 750 €.

Aide(s) Fiscale(s) en France

Le ravalement de façade peut faire l'objet d'aide fiscales⁶. Parmi les acteurs, l'Agence nationale de l'habitat (ANAH) propose des subventions. Des aides peuvent aussi être proposée par des communes ou des collectivités territoriales. Enfin la Direction départementale de l'équipement (DDE) peut aussi proposer des aides⁷.

Conditions de l’obtention de l’aide de l’ANAH

L’ANAH [archive] ne peut aider que les propriétaires, le syndic et les locataires. Les logements doivent être occupés ou loués plus de 15 ans à la date de l’octroi de la subvention. L’ANAH analyse également les ressources. Les travaux doivent être réalisés par des professionnels du bâtiment. Les travaux ne devront être entrepris qu’après l’accord de l’ANAH. Les logements doivent être occupés et loués pendant 9 mois. Durant les 10 années précédentes, le logement ne devra pas avoir reçu d’aide de l’État⁸.

Le crédit d’impôt

Le ravalement de façade permet une amélioration de l'isolation par l’extérieur⁹. Concernant l’isolation thermique par l’extérieur, le crédit d’impôt est de 15% de déduction fiscale¹⁰.

Matériaux de façade

On retrouve principalement quatre matériaux sur les façades de maison: la brique, le béton, la pierre et le bois.

Ravalement de Façade en brique¹¹

Les briques anciennes sont gélives, provoquant effritement et éclatement lors de périodes de gel. Le ravalement d'une façade en brique ne doit pas user de ciment ou matériaux rendant le mur étanche. La façade doit respirer. Pour les façades en brique il est donc préférable d'utiliser un enduit ayant des propriétés respirantes tel que les enduits à base de chaux faiblement hydraulique ou bien de chaux aérienne.

Ravalement de façade en bois¹²

On trouve deux types de bardage pour les façades en bois : massif ou reconstitué. Le ravalement d'une façade en bois s'opère simplement par une première étape qui consiste à poncer et décaper afin de repartir sur une base propre afin d'appliquer une finition microporeuse type lasure ou peinture. Sur les façades en bois il faudra surveiller que ce dernier n'est pas attaqué par des parasites auquel cas un traitement insecticide est nécessaire.

Ravalement de façade en béton¹³

Pour opérer le ravalement d'une façade en béton il faut utiliser des enduits industriels adapté aux supports dur. Lorsque la façade béton présente des imperfections on peut utiliser un enduit épais à semi-épais afin de cacher les imperfections et réparer la surface.

Ravalement de façade en pierre¹⁴

Le ravalement d'une façade en pierre est plus complexe et demandes des compétences en maçonnerie notamment lorsqu'il est nécessaire de refaire le parement. Lorsque la façade est réalisée avec des pierres de taille elle ne nécessite pas d'enduit mais l'application d'un hydrofuge. Sinon il suffit d'utiliser un enduit protecteur type chaux.

Types de revêtements¹⁵

Les peintures

• Peinture pliolite.
• Peinture acrylique.
• Peinture minérales.

Enduit hydraulique mono-couche

Plus communément appelés crépis : ces enduits sont souvent utilisés dans le neuf.

• Enduit projeté.
• Enduit écrasé.
• Enduit gratté.
• Enduit taloché.

Les résines

Isolation Thermique par l’Extérieur (ITE)

• Polystyrène.
• Laine de roche.

Types de pathologie de façade

On appelle pathologie de façade¹⁶ un état qui provoque la nécessité d'un ravalement. On retrouve dans les pathologies sans dégradation du support :

• salissure par voie biologique : colonisation biologique par des micro-organismes (bactéries, microchampignons, microalgues ou protozoaires) formant un biofilm ou par des mousses dont les recouvrements sur les façades sont responsables d'un changement de couleur
• salissure par voie physico-chimique : encrassement¹⁷ favorisé par l'empoussièrement du aux particules atmosphériques d'origine anthropique (cendres volantes, suies, particules de bois) ou d'origine naturelle (sels marins, particules terrigènes, micro-organismes).
• décollement de peinture

Avec dégradations du support :

• fissures de l’enduit ou du crépi
• dégradation des joints
• efflorescence capable de produire différents types d'altérations¹⁸ sous l'effet de l'haloclastie : desquamation (formation de plaques, d'écailles), désagrégation (formation d'un sable) et alvéolisation

Les machines à utiliser

Pour ce type de travaux, vous pouvez louer du matériel de chantier. Le ravalement de façade nécessite des engins tels que : des camions nacelles, des nacelles araignées, des nacelles articulées ou encore des nacelles télescopiques...

Grâce à une nacelle élévatrice, vous pourrez travailler en hauteur en toute sécurité et réaliser votre ravalement de façade.

Notes et références

• « RAVALEMENT : Définition de RAVALEMENT » [archive], sur www.cnrtl.fr (consulté le 12 juin 2018)
• « Comment ça marche : l’isolation des murs par l’extérieur » [archive], sur LeMoniteur.fr
• « Nouveau métier de façadier » [archive], sur Onisep.fr
• « Façadier : Études et Métier » [archive], sur CIDJ
• « À quelle fréquence doit être réalisé le ravalement de façade d'un immeuble ? » [archive], sur Service-Public.fr
• « Ravalement de façade: les aides fiscales » [archive], sur LeBonPeintre
• « Aides rénovations » [archive], sur renovation-info-service.gouv.fr
• « ANAH : Vos droits » [archive], sur Service-Public.fr
• « L'isolation thermique extérieure » [archive], sur GDF Suez
• « Crédit d'impôt pour la transition énergétique » [archive], sur Impots.gouv.fr
• « Ravalement d'une façade en brique: les différentes étapes » [archive], sur Youtube.fr
• « Entretenir une façade en bois » [archive], sur CoteMaison.fr
• « Quel ravalement pour des façades en béton? » [archive], sur travaux.info (consulté le 26 mars 2016)
• « Rénovation de Façade en Pierre » [archive], sur Mairie de Paris
• Eldotravo, « Ravalement de façade : prix, déroulement, intérêt, pièges à éviter » [archive], sur www.eldotravo.fr (consulté le 25 octobre 2018)
• Philippe Philipparie, La pathologie des façades : Diagnostic, réparations et prévention, Marne-la-Vallée/Paris, Eyrolles, 2011, 174 p. (ISBN 978-2-86891-454-5)
• L'encrassement est un dépôt sec très fin de particules exogènes aéroportées (par ex. poussières, suies) donnant un aspect sale à la surface de pierre. Il se distingue des coulures, dépôts dus à des particules transportées par l'eau et des souillures (taches, graffitis, sels, oxydes divers…) qui pénètrent dans les matériaux tels que les granites, les grès et les briques.

Voir aussi

Articles connexes

• Façade
• Peintre en bâtiment
• Maçon

Bibliographie

• Collectif, Le ravalement de façade, CSTB, 2014 (ISBN 2868916155)
• François Virolleaud et Maurice Laurent, Le Ravalement, Le Moniteur, 2011 (ISBN 9461612427)

Liens externes

• Service Public : Site officiel de l'administration française [archive]
• Legifrance: service public que la diffusion du droit [archive]
• Office National d'Information Sur les Enseignements et les Professions [archive]
• Centre d’Information et de Documentation Jeunesse [archive]

• Portail du bâtiment et des travaux publics

Peintre en bâtiment

 

 

Pour les articles homonymes, voir Peintre.

Peintre en bâtiment

Un peintre en bâtiment

Présentation

Appellation	Peintre en bâtiment
Secteur	Bâtiment - Décoration
Métiers voisins	peintre - décorateur

Compétences

Diplômes requis	Apprentissage

Codes

CITP	7141

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Un peintre en bâtiment est la personne responsable de l'application des peintures sur un bâtiment. Il habille les murs et les plafonds, maîtrise l’art de la finition et assure l'entretien des habitations.Le peintre en bâtiment doit reconnaître et savoir préparer tout type de support tel que le béton, le plâtre, le bois, la brique, le métal afin d'obtenir la finition demandée. Les diverses préparations permettront de rendre le support propre, sain, lisse avec une surface plane, et apte à recevoir la peinture de finition. Le peintre en bâtiment est le plus souvent le dernier ouvrier à intervenir sur un chantier, seul ou en équipe selon la taille des travaux à effectuer. Il peut travailler autant sur des chantiers de rénovation que sur des chantiers de construction neuve.Formation

En France

 

Dans un Centre de formation d'apprentis on peut obtenir le CAP et le BP. Le diplôme du BP est accessible en deux ans après un CAP. Il permet d'entrer rapidement dans la vie active et d'approfondir ses connaissances en produits décoratifs tel que les patines, glacis, faux bois, faux marbre, etc. Il est nécessaire de l'obtenir afin de pouvoir créer son entreprise. Ce diplôme représente donc un double avantage, d'une part une haute qualification dans le domaine souhaité, et d'autre part la possibilité d'ouvrir un commerce¹. La durée d'apprentissage pour obtenir le CAP varie de un à trois ans. L'alternance permet à la fois de commencer le travail en entreprise et d'étudier le métier souhaité à l'école. À la suite de ce diplôme, on peut poursuivre sur un BP qui dure deux ans².

Dans un LP (lycée professionnel), un CAP se déroule sur deux ans, avec quatorze semaines de stage appelé formation en milieu professionnel. On peut également choisir de faire une mention complémentaire de 1 an en alternance qui nous apprend la plâtrerie ou la décoration.

On peut aussi, à la suite d'une ré-orientation professionnelle, faire un stage de formation dans un centre AFPA. En 1989, cette formation durait environ 8 mois (39 h/semaine) et en plus de la peinture, incluait une formation de solier-moquettiste et la vitrerie. Le diplôme obtenu est une équivalence du CAP de peintre en bâtiment, assez appréciée par les artisans ou les entreprises.

En Suisse

Formation de base

C'est une formation duale, qui s'effectue essentiellement au sein d'entreprises (maître d'apprentissage) qui sont agréées par les autorités compétentes. L'apprentissage dure trois ans. Les apprentis effectuent un jour de cours théorique hebdomadaire dans un centre d'enseignement professionnel. Les cours théoriques sont organisés et mis sur pied par l’État. La formation est complétée par des cours pratiques dans une école professionnelle, entre 24 et 40 jours selon les cantons, répartie en trois ans. Ces cours durent environ deux semaines par année de pratique. Ils sont organisées et mis sur pied par les associations professionnelles.

Au terme de la formation de trois ans, les apprentis sont évalués par un examen de trois jours pour la partie pratique et de un jour pour la partie théorique, durant lesquels ils effectuent divers travaux représentatifs du métier. Ces examens sont mis sur pied conjointement par l'État et les associations professionnelles.

Les apprentis qui terminent leurs formations avec succès se voient délivrer un CFC (certificat fédéral de capacité).

Formations supérieures

Ce sont des formations par modules pour l'obtention de divers titres, à savoir : un certificat de chef d'équipe, un brevet de contremaître et un diplôme de maître peintre.

Le module de chef d'équipe et de contremaître sont essentiellement basés sur la pratique avec quelques cours théoriques. Le module de maîtrise est essentiellement basé sur la théorie et la conduite d'entreprise.

Au Québec (Canada)

Cours de 900 heures dans une école de métier. Il y a 3 écoles accréditées au Québec :

• Montréal : E.M.C.M³
• Québec : E.M.O.I.C.Q⁴
• Jonquière : C.F.P. Jonquière

Dans la province du Québec, il faut obligatoirement être détenteur d'un permis de la RBQ pour avoir le droit de peindre des immeubles commerciaux, sans quoi le peintre en question peut recevoir une amende. Ce permis n'est pas obligatoire pour peindre des résidences.

Les différents types d'outils et leur utilisation

Brosses

Les brosses et les pinceaux se composent d'un manche en bois dur, protégé par un vernis résistant, et de poils en soie unis par une bague métallique appelée virole. Elles peuvent être rondes ou plates et sont de divers diamètres qui sont généralement indiqués sur la virole ou sur le manche. Les plus utilisés sont de grandeur 2 1/2 pouces et 3 pouces. Il y a d'autres grandeurs comme de 1/2 pouces à 4 pouces. On utilise principalement les brosses à rechampir (pointues) ou les brosses pouces selon le travail à effectuer. Quant aux brosses plates, leur diamètre varie selon leur largeur. Tous ces outils servent aussi bien pour appliquer la couche de fond que la couche de finition. Ils sont aussi utiles pour passer les vernis et les lasures.

Pour appliquer la peinture sur les surfaces planes, les menuiseries (portes, volets…) ou dans les angles d'une pièce la brosse pouce est la mieux adaptée. En revanche, en ce qui concerne les surfaces étroites et les coins (bordures, fenêtres…) la brosse à rechampir est nécessaire. Les brosses coudés, plus communément appelées brosses radiateurs, servent à peindre les surfaces difficiles d'accès comme les radiateurs et les tuyaux. Quant aux spalters, ils sont utilisés afin de lisser les différentes laques, étaler et mélanger les peintures ainsi que les couleurs sur les supports, et sont très appréciés pour réaliser des effets de matières.

Couteaux à enduire et reboucher

Ces couteaux, ou lames, sont souvent utilisés par le peintre. C'est avec ces outils qu'il va pouvoir rendre lisse (donc sans défaut), reboucher les trous et les fissures d'un support. Il en existe de différentes tailles. Le choix du couteau se décide donc selon le support et le matériau utilisé. Il faut choisir de préférence en acier inoxydable car ils sont très souvent en contact avec les enduits à l'eau et le plâtre. Le couteau est, par conséquent, l'un des outils que le peintre doit le mieux entretenir.

Rouleaux

Il existe différentes sortes de rouleau : en mousse, en laine, à poil court, à poil long, à poil ras, etc. Il y a de nombreux types de rouleaux en fonction de la finition et du produit; méché, frisé, texturé, microfibre, mousse, en polyamide, en polyester... On se sert des rouleaux à poil long pour encoller les murs lors de la pose de toile de verre, lors de peinture sur toile de verre, car les poils longs permettent de garnir la toile. On s'en sert pour peindre le crépi, et en général pour tous les supports fortement structurés. Les rouleaux à poils courts servent pour repeindre un support lisse. Les rouleaux en mousse, ou laqueur, servent beaucoup pour peindre les portes, volets, portails (tous les supports demandant un film de peinture très tendu et très fin). Pour peindre les portes, les fenêtres, les plinthes ainsi que les accès difficiles, la patte de lapin (long manche surmonté d'un petit rouleau) est très utilisée. De manière générale, tous ces rouleaux servent à couvrir des grandes ou petites surfaces, tout en étendant de façon régulière et uniforme la peinture.

Il est nécessaire également de disposer d'un camion, récipient dans lequel on met la peinture, et d'une grille d'essorage, pour égoutter le rouleau, afin de ne pas salir et de bien réaliser le travail à effectuer.

Papier de verre

Le papier de verre sert à polir les surfaces de divers matériaux comme le bois, le métal… Il existe différents grains : 40, 80, 150, 240, 600… Attention : plus le nombre est grand, plus le grain est fin. Il faut donc l'utiliser en fonction du support à poncer, et ne pas le mouiller car c'est un matériau abrasif sec. Pour plus de rapidité et d'efficacité, le peintre peut utiliser une ponceuse girafe (ponceuse électrique avec papier de verre situé sur la tête) pour préparer des surfaces avant de tapisser ou de peindre, toujours dans le même but : obtenir une surface lisse, sans défaut. Cette machine, grâce à son long manche, peut facilement atteindre les plafonds.

Pistolets pulvérisateur

Les pulvérisateurs (projette un mélange air/peinture), les airless (aspire la peinture et la projette sans air) servent en peinture en général pour des finitions très soignées ou lorsque le professionnel à une très grande surface à peindre. Et les « bringues » servent à décoller le papier peint collé sur la tête des gens.

Perche extensible

Les perches extensible mesurent entre 1 mètre et 3 mètres et permettent de peindre de grands murs ou de haut plafonds.

Outil de préparation de surface

Pour le métal, il y a plusieurs outils comme : le jet abrasif. On peut aussi utiliser de l'eau sous pression (3 000 psi à 25 000 psi). Pour les murs de plâtre, on utilise des truelles, spatules et porte mortier. On utilise aussi du papier de verre pour poncer les surfaces. On se sert d'une girafe (ponceuse électrique ronde avec un grand manche) et d'un girafon (manuel attribué d'une perche pour faire les hauteurs) sur lesquels on scratch des papiers de verres ronds. Il existe aussi des petites ponceuses (rondes, rectangle et triangle) pour les petites surfaces et les angles (portes, fenêtres, etc.).

Finition

Dans le métier de peintre en bâtiment, il est nécessaire de connaître l'état de finition que souhaite le client avant d'entreprendre les travaux de peinture. C'est le choix du client qui déterminera les tâches que le peintre devra effectuer sur les subjectiles.

Classement des finitions

Il existe divers états de finition, qui sont répartis en quatre catégories : la finition A, B, C, et ce que l'on appelle la finition spécifique :

• La finition A est la finition la plus soignée, la plus aboutie. Elle tolère de légers défauts de planéité et d'aspect mais, elle exige un réchampissage régulier et un aspect final uniforme.
• La finition B est la finition intermédiaire, elle est d'aspect poché. Des défauts d'épiderme peuvent apparaître, ainsi que des traces d'outils d'application. Le réchampissage peut également présenter quelques irrégularités.
• La finition C est la finition la plus simple et est aussi d'aspect poché. Le film de peinture doit couvrir le subjectile, les défauts de pouvoir masquant ou de brillance sont tolérés.
• La finition spécifique, quant à elle, ne tolère aucun défaut. Elle dépend de la nature des travaux⁵.

Travaux

Préparatoires

Ils consistent à retirer de la matière (égrenage, ponçage, lessivage).

Apprêt

Ils consistent à ajouter de la matière (impression, enduit).

Finition

Ils consistent à appliquer la peinture ou à poser le revêtement mural.

Notes et références

• Site du ministère de l’Éducation [archive]
• Site du ministère de l’Éducation [archive]
• E.M.C.M [archive]
• E.M.O.I.C.Q [archive]

Voir aussi

Bibliographie

• Anne-Marie et Jean-Claude Misset, Cahier de recettes de la marchande de couleurs, Paris, Charles Massin, 110 p. (ISBN 978-2-7072-0452-3)
• Reyes Pujol-Xicoy, Pintura decorativa de paredes [« La peinture décorative murale »], Paris, Place des victoires, coll. « Et si j'apprenais… », 2001, 174 p. (ISBN 2-84459-030-6)
• Site de l'info nationale et régionale sur les métiers et les formations (ONISEP) Fiche métier : peintre en bâtiment [archive].

Articles connexes

• Artiste-peintre
• Peinture (matière)

• Portail du travail et des métiers
• Portail de la peinture
• Portail de l’architecture et de l’urbanisme

Peinture

 

 

Cette page d’homonymie répertorie les différents sujets et articles partageant un même nom.

Sur les autres projets Wikimedia :

• peinture, sur le Wiktionnaire

Le terme peinture peut faire référence¹ :

• à un liquide, souvent coloré, destiné à l'application sur une surface où il séchera ou durcira (« un pot de peinture ») ;
• à la pellicule solide laissée par ce liquide sur une surface qu'elle protège et décore (« la peinture de la porte ») ;
• à l'action d'appliquer ce genre de liquide (« délai pour la peinture ») ;
• à une œuvre d'art réalisée par l'application de cette substance sur une surface (« une célèbre peinture ») ;
• à une discipline artistique qui utilise cette matière (« musée de peinture »).

Technologie

• Peinture, matière appliquée sur un support :
  • peinture routière, signalisation routière au sol,
  • peinture anti-Wi-Fi.
• Peinture, tâche de finition colorée des éléments de construction, intérieurs et extérieurs.

Arts

Dans les arts, « peinture » peut désigner :

• la peinture, une discipline des Beaux-Arts ;
• une peinture, l'œuvre artistique réalisée, l'ouvrage achevé peint sur un support comme une toile (peinture de chevalet), un mur (fresque)…
• par extension, une technique picturale, par exemple la peinture à l'huile, la peinture sur toile ou la peinture à la chaux ;
• c'est aussi la désignation globale d'un ensemble d'œuvres partageant des caractéristiques esthétiques communes : peinture animalière, peinture française, peinture de la Renaissance, peinture-peinture, etc. ;

• par extension, les techniques d'animation telles que la peinture cache, la peinture animée et la peinture ombre.

Œuvres

Peinture ou Peintures est un titre d'œuvre notamment porté par :

• Peinture, titre donné par Joan Miró à plusieurs toiles réalisées notamment en 1930, 1925/1964, 1927 et vers 1973 ;
• Peinture (La Tache rouge), toile de Joan Miró réalisée en 1925 ;
• Peinture (Le Cheval de cirque), toile de Joan Miró réalisée en 1927 ;
• Peinture (Le Fou du roi), toile de Joan Miró réalisée en 1926 ;
• Peinture (Tête), toile de Joan Miró réalisée en 1927 ;
• Peintures, un recueil de poèmes en prose de Victor Segalen ;
• Peintures, septième album d'Herbert Pagani.

Toponymie

• Les Peintures, commune française.

Notes et références

Voir aussi

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Plaquiste

 

 

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En pratique : Quelles sources sont attendues ? Comment ajouter mes sources ?

Un plaquiste est un ouvrier spécialisé dans la pose de cloisons sèches prêtes à l'emploi (plaques de plâtre).

Il travaille sur des bâtiments neufs ou en réhabilitation dans le secteur habitation, dans des bureaux, le commerce ou l'industrie.

Rôles

 

 

• Interprétation des plans d'exécution des maîtres d'œuvre (bureau d'étude, architecte, ingénieur, Économiste de la construction) et les exécute.
• Disposition des éléments de cloisons sèches, le plus généralement constituées par des plaques de plâtre, sur une ossature métallique (placostyl), ou sans ossature, cloisons alvéolaires.
• Intégration lors du montage d'éléments de menuiserie intérieure tels que portes, vitrages, guichets sur cadre.
• Cloisonnement des colonnes montantes destinées aux fluides (eau), gaz, électricité, VMC, courants faibles. Mettre en place le réseau électrique n'est pas le rôle du plaquiste, mais celui de l'électricien. De la même façon, sur les cloisons d'eau, ce ne sont pas les plaquistes mais les plombiers qui doivent prévoir les trappons d'accès autour des réservations dans les dalles.
• Mise en place des cloisons de doublage de murs avec isolation thermique et/ou acoustique.
• Montage de faux plafonds.
• Réalisation des finitions (joints, enduits) sur les revêtements muraux qu'il a posé.
• Le ou la plaquiste intervient, au sein d'une équipe ou seul, sur des chantiers de constructions neuves ou de rénovation.
• Les aptitudes : bonne condition physique, aptitude au travail en hauteur, esprit d'équipe, pragmatisme.

Formation en France

La formation CAP peut comporter une spécialité dédiée à la « voie humide » dans la pose de cloisons : plâtrier-plaquiste, dont le marché actif est de 30 % pour le plâtre et de 70 % en ce qui concerne les plaques.
Souvent, le plaquiste réalise la pose de faux-plafond et de faux-planchers industrialisés. Il peut également avoir en charge les opérations de déflocage ou de désamiantage après avoir suivi une formation spécifique.

Il existe un BEP de plaquiste.

Références

Voir aussi

Articles connexes

• Plâtrier
• Drywall mechanic (en)

• Portail du travail et des métiers

Revêtement (technique)

 

 

Pour les articles homonymes, voir Revêtement.

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Un revêtement a pour but d'améliorer les propriétés de surface d'un objet. Par exemple, les revêtements peuvent servir pour préserver ou améliorer l'apparence, l'adhésion, la résistance à la corrosion, la mouillabilité ou ajuster les propriétés de surface de l'objet considéré face aux contraintes mécaniques et aux différents éléments de l'environnement extérieur (ultraviolets, eau, oxydation (corrosion), température, moisissures, etc.).

Typologie

Il existe principalement deux types de revêtements suivant leur composition :

• revêtement inorganique ;
• revêtement organique, comme le revêtement en plastique.

Les revêtements inorganiques sont composés uniquement d'un matériau métallique ou céramique. Les revêtements organiques sont composés principalement d'un matériau polymère qui fait office de liant pour des « pigments » qui fournissent les fonctionnalités désirées au revêtement (couleur, protection anticorrosion, photosensitivité pour les films photographiques, etc.).

Grands secteurs industriels

Orfèvrerie

En orfèvrerie, cette opération porte couramment le nom de placage et consiste la plupart du temps en le revêtement d'un métal précieux sur un métal plus « vil », en général à des fins esthétiques ou anticorrosives (dorure). En métallurgie et en électronique, bien que parfois utilisé, le terme de « placage » est à éviter.

Bâtiment

• Revêtement immobilier
• Revêtement de sol

Réseau routier et piétonnier

Les revêtements routiers (en) comprennent différents types qui répondent à un certain nombre d'exigences (durabilité et stabilité, souplesse de mise en œuvre et rapidité de remise en service après travaux¹, rugosité et abrasion de la couche de roulement, résistance aux intempéries, drainage, facilité d'entretien, aspect esthétique, délai de carrossabilité, coût initial et d'entretien...), leur choix résultant d'un compromis variable entre le maître d'ouvrage, le concepteur, le maître d'œuvre et le gestionnaire, selon les diverses utilisations de la chaussée : les revêtements bitumineux (enrobés et asphalte coulé confondus), les revêtements en béton (béton de ciment)² et les revêtements modulaires (caractérisés par leur appareillage de pose³, ils se présentent sous différents types : pavés en béton, dalles en béton strictement réservées aux zones exclusivement piétonnières et/ou cyclables, pavés de pierre naturelle et en terre cuite⁴, dalles de pierre naturelle)^5,6.

Il existe aussi le cas spécifique des revêtements podoctactiles.

• 

  Appareillage des pavés en écailles.

• 

  Appareillage des pavés en coquille ou queue de paon.

• 

  Appareillage des pavés en spires concentriques ou en arcs de cercle.

Fabrication mécanique

Le revêtement protège la pièce mécanique de :

• l'oxydation ;
• la corrosion ;
• les températures extrêmes ;
• l'usure ;
• etc.

On trouve des revêtements :

• en automobile :
  • dans les moteurs à 4-temps d'automobile :
    • dans les chambres de combustion ;
    • sur les pistons ;
  • sur la carrosserie ;

• en aéronautique :
  • dans les moteurs d'avion :
    • dans les pièces mécaniques internes d'un turboréacteur :
      • les ailettes de compresseurs et de turbines ;
      • le carter ;
      • les arbres ;

• dans les réacteurs nucléaires :
  • dans les turbines d'alternateur :
    • sur les aubes ;
    • sur le carter ;
  • dans les conduites.

Procédés

Les principaux procédés de revêtement peuvent être décomposés dans les grandes catégories suivantes :

• enduction : pour appliquer un revêtement sous forme liquide sur un substrat plat ;
• enrobage : pour appliquer un revêtement sous forme liquide sur un substrat de forme quelconque ;
• électrodéposition : dépôt d'un revêtement sous forme ionique sur un revêtement conducteur ;
• revêtement par poudre : utilise une résine plastique ;
• procédés de dépôt sous vide de couches minces :
  • dépôt physique en phase vapeur,
  • dépôt chimique en phase vapeur,
  • procédé sol-gel,
  • épitaxie ;
• extrusion coating, thermolaquage : dépôt d'un revêtement sous forme de polymère fondu ;
• placage : placage par explosifs, placage (bois), placage de marbre, dorure à la feuille, calandrage.

Notes et références

• Si le trafic urbain est moins lourd que l'interurbain, il impose des travaux fréquents et répétés d’ouverture et de fermeture des chaussées en raison des réseaux enterrés (eau, gaz, électricité, télécom...)
• « Les revêtements en béton ont une structure très rigide qui résiste bien aux déformations sous l’effet d’un trafic lourd (véhicules d’entretien, accès carrossables, etc.), aux racines d’arbres et aux conditions environnementales extrêmes. En outre, ils nécessitent un entretien très réduit tout en présentant une longue durée de vie ». Ils sont donc adaptés aux réseaux routiers et aux aménagements en « pleine nature » (parcs, forêts). Par contre, en milieu urbain, ces revêtements en béton sont plus contraignants en raison des travaux fréquents et répétés d’ouverture et de fermeture des chaussées. Cf « Revêtements des aménagements piétons » [archive], sur urbanisme.irisnet.be, janvier 2012
• Appareillage à joints alternés (pose linéaire) ou à joints croisés (à bâtons rompus, en arêtes de poisson, en épi, à pavés couplés, à quart de pavé)…
• Pose en ligne (appareillage à joints alternés) ou en appareillage mosaïque selon des motifs variés : pose en panneaux, en losange ; pose circulaire, en rosace , en queue de paon, en éventail, en coquille ou queue de paon, en écailles de poisson, en spires concentriques ou arcs de cercle.
• Jean Barillot, Hervé Cabanes, Philippe Carillo, La route et ses chaussées. Manuel de travaux publics, éditions Eyrolles, 2020, 272 p. (lire en ligne [archive])

Articles connexes

• Revêtement abradable
• Revêtement anti-feu
• Revêtement anti-usure

• Portail des technologies
• Portail des sciences des matériaux

Isolation thermique du bâtiment

 

 

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En pratique : Quelles sources sont attendues ? Comment ajouter mes sources ?

L'Isolation thermique du bâtiment est le processus de mise en œuvre de l'isolation thermique de l'enveloppe de tout ou partie d'un bâtiment, par l'intérieur ou l'extérieur. Les bâtiments (notamment les habitations mal isolées, dites « passoires thermiques ») sont la source d'un important gaspillage énergétique et d'émissions de gaz à effet de serre notables. Dans un nombre croissant de pays, des mesures visent à inciter à mieux isoler ces logements, ainsi que les bâtiments publics et tertiaires, ce qui contribue à diminuer la précarité énergétique et à améliorer la justice climatique.

Histoire

Les logements mal isolés, aussi appelés « passoires thermiques »¹, sont des constructions datant en particulier des « Trente Glorieuses », après la Seconde Guerre mondiale, période de grande croissance économique. Il s'agit d'une époque où le prix de l'énergie était peu important et où les enjeux environnementaux étaient inexistants².

En 1973 le premier choc pétrolier suscite dans les climats froids et tempérés, principalement dans les pays occidentaux, un nouveau type de construction où l'isolation thermique est systématiquement mieux adaptée. Sa mise en pratique impose de telles contraintes de construction que sa mise en œuvre n'est pas immédiatement rigoureuse³.

Le protocole de Kyoto, signé en 1997, vise à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Les États se dotent de règlements devant améliorer la performance énergétique des bâtiments et diminuer leur dépendance aux énergies fossiles. La conception du bâti inclut théoriquement les enjeux thermiques tels que l'étanchéité à l'air, les équipements de chauffage et d'approvisionnement en eau chaude, la climatisation, la ventilation, ainsi que la compacité et l'orientation du bâtiment, les systèmes solaires passifs et les protections solaires, l'éclairage naturel, etc. La paroi et la structure deviennent des objets de haute technicité.

Les raisons d'isoler

 

L'isolation thermique a pour but de limiter les transferts de chaleur entre deux milieux : un milieu chaud et l'autre froid.

• Isoler, en augmentant la température des surfaces intérieure des parois, limite les déperditions thermiques du corps par rayonnement, et donc améliore le confort thermique.
• Isoler :
  • diminue la facture de chauffage ;
  • diminue la dépendance aux énergies fossiles et donc réduit les émissions de gaz à effet de serre ;
  • diminue la dépendance à l'énergie nucléaire, et donc réduit les déchets radioactifs ;
• Les travaux d'isolation créent des emplois locaux, au moins en partie financés par les économies de chauffage.

En Europe

Les passoires thermiques sont source d'un énorme gaspillage financier et d'injustice sociale et écologique. On a récemment estimé que 250 millions de logements dans l'Union européenne (740 millions d'habitants) devraient être thermiquement réhabilités, au profit de la santé publique, d'un confort amélioré, d'une moindre pollution par les gaz à effet de serre, et de l'emploi⁴.

En France

Début 2013, Cécile Duflot (ministre de l'environnement) estimait que la rénovation thermique pourrait induire la création de 75 000 emplois (48 000 emplois directs, et 26 000 emplois indirects)⁵ ; la transition énergétique implique alors « une rénovation thermique massive des bâtiments en France », visant l'efficacité énergétique de 500 000 logements par an avant la fin du quinquennat, avec l'aide du PTZ et en attendant la création d'un « guichet unique regroupant les solutions techniques, les professionnels ad hoc et les aides financières possibles (dont le tiers financement »⁵. En 2013, le programme Habiter mieux de l'Agence nationale de l'habitat (Anah) a élargi ses critères d'aides à la rénovation thermiques ; sept millions de ménages deviennent éligibles, contre trois millions avant 2013 et l'aide passe à 50 % des travaux au maximum contre 20 à 35 % antérieurement, pouvant en outre être complétée par une prime d'État (augmentée pour deux ans de 1 350 € pour atteindre 3 000 €)⁶. Ainsi ces ménages pourront trouver une aide correspondant à 60 à 100 % du montant des travaux selon l'Anah. Les bailleurs pour 25 à^[Quoi ?] sont aidés aussi (35 % du montant des travaux, et une prime d'État de 2 000 €) si l'économie d'énergie atteint 35 % au moins et si le loyer est conventionné sur neuf ans⁶.

Le siège de l'ADEME à Angers a été élu premier bâtiment tertiaire labellisé BBC (bâtiment basse consommation).

Mi 2019, malgré un plan de rénovation énergétique des bâtiments, l'objectif des 500 000 logements rénovés/an est loin d'être atteint. Un projet de loi énergie-climat veut décourager la location des passoires thermiques (logements notés F ou G) via la consigne d’une partie (5 % au moins) du produit de la vente, supposée inciter l'acquéreur à financer des travaux de rénovation énergétique, mais dans un premiers temps uniquement à partir de 2021, expérimentale pour 2 ans, et seulement dans les zones tendues (limitation dénoncée par la Fondation Nicolas Hulot). Un plafond de consommation d'énergie pourrait être inscrit dans les critères de logements décents. Un groupe d'ONG dont la Fondation Nicolas Hulot, le think tank Terra Nova, le syndicat CFDT, la Fondation Abbé Pierre et le Secours Catholique demandent des actions plus ambitieuses contre les passoires thermiques⁷.

La gestion de l'humidité intérieure, la ventilation

À proximité d'un mur non isolé, la température chute brutalement et l'air pour cette température doit condenser une partie de la vapeur d'eau qu'il contient pour retourner à un état d'équilibre (L'air chaud peut contenir plus de vapeur d'eau que l'air froid). Cette condensation sous forme de gouttelettes est source d'humidité. Augmenter la température des surfaces intérieures des parois par l'isolation évite que l'air ne se condense. Toutefois l'isolation implique que cette humidité doit être gérée de manière stricte :

• les ponts thermiques sont à proscrire. Ils déplacent en un point ce qu'une paroi non isolée réalisait sur toute sa surface : l'humidité se condense et peut cette fois être la cause de dégâts importants ;
• l'humidité, traversant le mur (dans le cas d'une isolation par l'extérieur), peut trouver à se condenser, à son point de rosée, à l'intérieur de l'isolant, ce qui peut provoquer la destruction de l'isolant. La mise en œuvre d'un isolant non compatible avec l’humidité (laine de verre, roche, polystyrène…) ne va pas sans la pose de membranes pare-vapeur continues qui évitent tout contact de l'isolant avec cette humidité. Dans le cas d’un isolant naturel (laine de mouton, paille, chanvre, liège…) la vapeur d’eau traverse la partie sans causer de dégât et permet de s’affranchir et de la membrane par vapeur et de tout système de ventilation mécanique.^{[réf. nécessaire]} ;
• la mise en place d'une ventilation naturelle ou mécanique est obligatoire pour éliminer toute humidité excédentaire.

Conséquences

Généralement, dans les murs en contact avec l'extérieur, un isolant est placé entre une couche intérieure qui peut être porteuse et une couche extérieure qui sert de parement. C'est une aberration technologique que ne manqueront pas de souligner certains ingénieurs³: les deux couches de matériaux subissent des dilatations thermiques différentes, ce qui mène éventuellement à la fissuration des parois.

Les couches situées au-delà de l'isolant vers l'extérieur deviennent à la limite superflues⁸ en termes d'isolation et de sécurité d'usage tout du moins. Hormis le cas des enduits qui s'appliquent sur l'isolant, elles démultiplient les fixations et les agrafes.

Pour les bâtiments isolés qui s'appliquent à perpétuer une esthétique héritée du passé, dans l'utilisation d'une lame de pierre de faible épaisseur placée en parement, les éléments d'ornementation (corniche, bandeau, pilastre, etc.) augmentent les sources de problèmes, d'étanchéité notamment et le coût du mètre carré de façade. Conséquence : dans certains bâtiments la peau extérieure devient lisse³. Pour répondre à cette nouvelle gageure de l'isolation, l'industrie a fabriqué de nouveaux produits : plaques de pierre de 15 mm d'épaisseur, méthodes constructives d'assemblage avec des parements de 6 mm d'épaisseur, etc.⁸. D'autres matériaux sont envisagés comme solution de bardage. Le bois employé en bardage extérieur pourrait être une solution performante, de même que le verre ou les panneaux de fibre ciment³.

Notions physiques et calcul

Les sources de déperdition de chaleur

L'isolation thermique vise généralement à se prémunir du refroidissement des espaces intérieurs, mais aussi des éléments structurels du bâtiment. Toutefois l'isolation peut aussi avoir pour but d'éviter le réchauffement pendant l'été. La chaleur se propage d'un milieu chaud vers le milieu froid par conduction, rayonnement et convection.

Le but de l'isolation thermique est de diminuer les échanges de chaleur entre l'intérieur et l'extérieur par interposition d'un matériau ayant la capacité de conduction la plus faible possible.

Dans une maison individuelle non isolée, les valeurs moyennes des sources de déperdition de chaleur ou déperdition thermique sont les suivantes^9,10 :

• le toit 25 à 30 % ;
• les murs 20 à 25 % ;
• le renouvellement d’air 20 à 25 % ;
• les fenêtres et portes extérieures 10 à 15 % ;
• le plancher 7 à 10 % ;
• les ponts thermiques 5 à 10 %.

Dans une maison isolée selon la norme française RT 2005, la toiture et les murs ayant fait l'objet d'une isolation spécifique, et les vitrages étant systématiquement doublés, la part résiduelle des ponts thermiques devient beaucoup plus importante. Le bilan de déperdition thermique est alors typiquement le suivant⁹:

• le toit 10 % ;
• les murs 20 % ;
• le renouvellement d’air 15 % ;
• les fenêtres et portes extérieures 15 % ;
• le plancher 20 % ;
• les ponts thermiques 20 %.

Principes d'isolation des murs

Il existe trois principes pour réaliser l’isolation thermique d’un mur.

L'isolation intérieure et les cloisons de doublage

 

Cette solution, répandue en France, est facile à mettre en œuvre. L'isolation intérieure est choisie pour les cas de rénovation dans les appartements (car il est difficile d'intervenir sur l'extérieur du bâtiment) et pour les résidences secondaires. Dans ce dernier cas, l'occupation intermittente ne permet pas de chauffer durablement la masse thermique des murs. L'isolation intérieure laisse donc le mur à l'extérieur de la zone isolée et permet une montée en chauffe rapide adaptée à un usage temporaire. Elle a le désavantage (qui est aussi un avantage dans certains cas) de ne pas présenter d'inertie thermique. L'isolation intérieure, lorsque l'isolation était inexistante, présente le désavantage d'une réduction de l’espace intérieur. Autre désavantage, la présence de nombreux ponts thermiques difficile à traiter. La qualité d'une isolation intérieure peut diminuer avec le temps (tassement des laines derrière les plaques de plâtre, trous de souris dans le polystyrène, etc.).

L'isolation intégrée au matériau porteur

Cette solution utilise des matériaux qui intègrent un isolant dans leur structure : béton cellulaire, brique de chanvre, brique de terre cuite avec âme isolante, etc. L'isolation intégrée est généralement utilisée en construction neuve. Cette solution est performante et durable.

On trouve aussi maintenant des briques multi-alvéolaires) ayant tous les avantages de la brique, étant mur porteur et apportant une isolation supérieure à l'isolation traditionnelle par doublage des murs, évite ainsi l'ajout de main d'œuvre et de matériaux supplémentaires. Ces briques existent de 24 cm jusqu'à 49 cm d'épaisseur. L'assemblage se fait généralement à l'aide de colle et non de mortier de ciment.

Le cas particulier des structures bois

L'isolation extérieure sous enduit, les parements et les bardages

 

 

Appelée aussi mur manteau ou I.T.E. / ITE dans sa forme abréviée, cette solution, plus coûteuse à l'installation, est beaucoup utilisée en Belgique, au Luxembourg, et plus encore en Allemagne, en Suisse, en Autriche et en Pologne.

Elle nécessite généralement une épaisseur d’isolant plus faible. L'isolation extérieure est plus adaptée à l'isolation des résidences principales. Elle permet de conserver la masse thermique du mur à l'intérieur de l'enveloppe isolée. L'habitation, chauffée en continu, monte en température lentement dans toute sa masse mais se refroidit faiblement lorsqu'elle est inoccupée. L'isolation extérieure est en revanche difficile à mettre en œuvre sur certains édifices anciens (façades protégées) et nécessite presque toujours l'intervention de professionnels qualifiés. Dans le cas d'une transformation, on choisit cette dernière solution si les dépenses de chauffage sont importantes car l’isolation obtenue est plus performante. Une isolation extérieure dans le cas où l'isolation est inexistante est intéressante, car elle n’empiète pas sur le domaine habitable et peut être installée sur un bâtiment habité. Son épaisseur peut aller jusqu'à 20 cm et elle supprime facilement les ponts thermiques (abouts de planchers…), sauf au niveau des fondations. Une épaisseur de 10 cm d'isolant extérieur équivaut à 20 à 25 cm du même isolant intérieur sur le total des consommations lorsqu'il y a beaucoup de ponts thermiques.

Pour les bâtiments isolés par l'extérieur qui s'appliquent à perpétuer une esthétique héritée du passé, dans l'utilisation d'une lame de pierre de faible épaisseur placée en parement, les éléments d'ornementation – les modénatures dans le langage de la profession – (corniche, bandeau, pilastre, etc.) augmentent les sources de problèmes car les systèmes de fixations qui traversent l'isolant, sophistiqués et coûteux, doivent éviter les ponts thermiques et les problèmes d'étanchéité. Il existe des systèmes de fixation spécifiques pour ne pas créer de pont thermique. La tendance est à des enduits légers, couvrant l'isolant ou des bardages légers.

30 % de la chaleur d'un bâtiment est perdue via les murs mal isolés, l'isolation thermique par l'extérieur (ITE) est plus efficace que l'isolation par l'intérieur. Elle a d'abord été utilisée en France pour les bâtiments collectifs (HLM notamment) et de plus en plus pour les maisons particulières. Le « manteau isolant » augmente l'inertie thermique de tout le bâtiment et règle tout ou partie des problèmes de ponts-thermiques, ce qui présente un avantage important en régime transitoire. À qualité d'isolant égale, elle diminue beaucoup les pertes de chaleur l'hiver et conserve la fraîcheur de la nuit dans la maison pendant l'été.

En France En France, elle devrait être encouragée par la RT 2012 (obligation au 28 oct. 2011 pour les bâtiments neufs de répondre à la norme bâtiments basse consommation (BBC ; moins de 50 kWh/m²/an pour les logements ANRU (Agence nationale pour la rénovation urbaine) dans des zones où le marché immobilier a un besoin manifeste de revitalisation et dans les bureaux et les locaux d'enseignement. Depuis 2011, tous les bâtiments tertiaires et autres logements devront aussi y répondre, tout en respectant les dispositions du PLU ou du RNU. En France en 2011, 170 millions de mètres carrés de revêtement façade constitueraient 75 à 80 % du marché de la rénovation des bâtiments collectifs, la maison individuelle neuve ne constituant que 3 % du marché, et la rénovation de l'ancien encore moins.

Techniques L'ITE se conçoit sur des murs plans et verticaux : maçonneries de parpaings, briques, blocs de béton cellulaire, revêtues ou non d'un enduit ciment ; des parois en béton banché ou préfabriqué ; des maçonneries de pierre.

L'isolant (panneaux d'isolants divers (renouvelables¹¹, locaux¹² ou écomatériaux¹³), briques de polystyrène expansé collées… est fixé sur le mur à l'extérieur de l'habitation et protégé par un enduit ou lambris, éventuellement lors d'une démarche de rénovation de façade.

Pour l'étanchéité, une des solutions est une première couche ou sous-enduit avec armature en fibre de verre marouflée dans son épaisseur est généralement apposée pour satisfaire aux principales fonctions mécaniques. Dans un second temps, une deuxième couche ou enduit de finition est appliquée pour les fonctions décoratives d'aspect.

Les systèmes d’ITE sous enduit, les plus répandus, car moins onéreux que les parements, bardages ventilés, vêtages et vêtures, sont aussi appelés ETICS – External Thermal Insulation Composite Systems. Cette dénomination met l’accent sur le principe de système composite : colle + isolant + fixation mécanique (selon le cas) + treillis d’armature + enduit de marouflage + enduit de finition. À l’intérieur de ce système, chaque composant est dûment spécifié. Le respect de ces spécifications est essentiel pour atteindre effectivement les performances visées, offrir les garanties de longévité requises et éviter des désordres ultérieurs.

Un usage mixte est possible (ex. : ITE en façade arrière uniquement pour un immeuble dont la façade est patrimonialement intéressante), mais avec une légère perte d'isolation. Par ailleurs, on voit de plus en plus souvent des réalisations qui panachent les bardages et les finitions en enduit pour élargir les possibilités esthétiques. De systèmes d'isolation de toitures par l'extérieur existent aussi, faciles à combiner avec une rénovation de toiture et de réfection de combles ou pose de panneaux solaires.

 

Avantages de l'isolation thermique par l'extérieur

• suppression de tous les ponts thermiques des dalles de plancher, des murs de refend et autres cloisons ;
• jusqu'à 80 % d'économie d'énergie pour les bâtiments les plus énergivores en limitant de façon importante la déperdition de chaleur par la façade et en limitant les ponts thermiques ;
• utilisation de l'inertie des murs pour récupérer les apports extérieurs, les apports ménagers, et qui deviennent avec un chauffage adéquat de véritables radiateurs basse température ;
• pas de condensation dans les murs qui sont à la même température que l'air ambiant intérieur ;
• utilisation possible de la chaufferie la nuit en période hivernale uniquement pour la production ECS (eau chaude sanitaire) en coupant le chauffage deux à trois heures sans perte de température significative, ce qui simplifie la régulation dans le cas d'une chaufferie à base de pompe à chaleur aquathermique ;
• pas d'émanation de gaz nocif de polystyrène et colle dans l'air du logement, pas de problème d'accrochage des meubles de cuisine et de salle de bain, et des tringles à rideaux, pas d'apparition des bandes de collage ;
• la surface habitable n'est pas diminuée ;
• elle peut se faire sans interrompre l'occupation du logement dans le cas d'une rénovation.

Inconvénients de l'isolation thermique par l'extérieur

• coût souvent plus élevé (en raison du coût d'installation de l'échafaudage) à résistance thermique égale (variable selon la complexité des formes extérieures du bâti. Des solutions préfabriquées pourraient dans certains cas réduire ces coûts) ;
• quelques difficultés de réflexion à la conception pour l'implantation des combles et du garage ou sous-sol ;
• une technique moins abordable pour l’autoconstructeur mais néanmoins réalisable ;
• elle modifie l'aspect extérieur du bâtiment ce qui, dans le cas de rénovations en zone patrimoniale, peut poser problème.

Isolation des planchers

Par plancher, on entend le sol sur lequel on circule : dalle en béton, ou plancher sur solives. Le plafond d’un niveau correspond évidemment au plancher de l’étage supérieur. L’isolation thermique des planchers est importante pour le confort (en gardant les pieds au chaud) et pour l’économie d’énergie dans le cas d’une dalle chauffante.

L’isolation des planchers combat deux causes de déperditions thermiques :

• pertes vers l’étage inférieur non chauffé (sous-sol, vide sanitaire, terre-plein…) ;
• pertes par ponts thermiques.

Du fait que l’air chaud a tendance à s’accumuler au plafond et que la différence de température entre sous-sol et volume habitable est moins importante en hiver qu’entre l'extérieur et volume habitable, l’épaisseur de l’isolation nécessaire est plus faible (de l’ordre de 6 cm en plancher par rapport à 10 à 20 cm dans les combles).

Pour isoler un plancher on peut :

• soit isoler la sous-face de celui-ci en fixant des panneaux isolants au plafond du niveau inférieur ou en utilisant une dalle avec hourdis isolants ;
• soit réaliser une chape isolante (béton avec granulats isolants), une dalle flottante sur polystyrène expansé à haute densité (cas de la dalle chauffante), un plancher sur lambourdes séparées par de la laine ;
• soit isoler avec de la ouate de cellulose en vrac, par l'étage du dessus ou du dessous ; dans le premier cas on procède par bourrage lâche dans le plancher ouvert et, dans le deuxième cas, en soufflant le produit à travers une membrane brochée. On peut aussi souffler la ouate de cellulose à travers un plafond fermé en soufflant le produit à travers des trous de deux pouces de diamètre dans lesquels on insère le boyau.

Isolation sous les toitures et terrasses

 

Comme l’air chaud monte par convection, la température est plus élevée au plafond et il est donc logique de placer une couche d’isolant plus épaisse dans les combles que sur les murs. Sous le toit, les entrées d’air doivent être plus spécialement traitées, car il n’y a pas d’étanchéité des murs. La couche d’isolant doit être protégée contre les intrusions de la fouine ou des rongeurs, en fermant à l’aide d’un grillage solidement fixé l’espace entre les chevrons au niveau de la sablière.

Plusieurs solutions sont possibles pour l’isolation sous le toit, en fonction de la résistance thermique souhaitée et de l’espace disponible :

• peu d’espace et isolation faible — film réfléchissant fixé sous les chevrons, coûteux et de faible efficacité en pratique ;
• peu d’espace et isolation moyenne — isolant entre les chevrons, de mise en œuvre délicate, car l’espacement entre chevrons est rarement régulier ;
• espace disponible et isolation forte — double épaisseur de panneaux isolants fixés à l’intérieur d’une structure en caissons, entre les pannes ou encore soufflage d'un isolant en vrac (par exemple : ouate de cellulose ou laine de roche) après avoir installé les déflecteurs de ventilation entre les chevrons. La structure supporte aussi les plaques de plâtre, des panneaux d’aggloméré, de la frise de pin…

L’isolation est mise en place après la pose des conduits de fumée et des fenêtres de toit. Prévoir le passage des gaines de ventilation, des câbles de télévision, des gaines électriques…

Isolation des portes et fenêtres

 

Les ouvertures vitrées sont les points faibles de l’isolation globale de la construction. Limiter la surface de ces ouvertures permet de réduire les déperditions, de même avec l'évitement d'ouvertures au nord et côté du vent (souvent à l'ouest). Ceci peut diminuer l'éclairement des pièces, et les apports solaires (sources d'économies d'énergie en confort d'hiver) en dégradant le confort. Un calcul de performance énergétique permet de d'arbitrer entre gain en apports solaires et lumineux et pertes thermiques.

Les solutions suivantes sont généralement préférées :

• le double vitrage à faible émissivité de 24 mm d'épaisseur totale minimum (RT 2005) ;
• des huisseries épaisses en bois ou PVC de bonne qualité ou en aluminium avec rupture de pont thermique (offre standard depuis la RT 2000) ;
• une étanchéité des joints et des bas de portes ;
• des volets étanches, si possible au droit de la façade pour limiter les effets du vent. Les volets roulants en PVC à doubles parois et caisson extérieur (dans l’épaisseur du mur) sont une des bonnes solutions. Par contre les volets roulants à lames aluminium doubles parois, même remplies de mousse polyuréthane, présentent une moins bonne isolation thermique. En effet, les lames aluminium favorisent les échanges thermiques avec l'extérieur, contrairement aux lames PVC ;
• des doubles-rideaux épais devant portes et fenêtres ;
• ruptures de ponts thermiques (au niveau des seuils, balcons, escaliers extérieurs, appuis de fenêtres, etc.).
• les doubles-fenêtres qui limitent à la fois le bruit et les entrées d’air (notamment en présence de caissons de volets roulants, d'huisseries anciennes déformées, de difficulté à poser des joints). La manœuvre et l’entretien des doubles-fenêtres sont cependant plus malaisés, leur esthétique discutable et leur coût élevé.

La pose de sur-vitrages est généralement une solution bon marché et peu efficace mais qui peut rendre service en rénovation¹⁴.

Des verres pré-traités ou dotés d'un film réfléchissant peuvent réduire le rayonnement infrarouge pénétrant par les vitrages sud en été (solution assez efficace mais onéreuse). De jour le film peut aussi protéger des regards indiscrets (cas des rez-de-chaussées). Une autre option est le double vitrage avec les fonctions de contrôle solaire.

Le confort d'hiver peut être amélioré par des apports solaires. Des fenêtres aluminium sont parfois préférées à des fenêtres PVC ; elles sont moins isolantes mais la finesse de leurs profilés maximise le clair de vitrage avec parfois une meilleure performance énergétique.

Isolation des ponts thermiques

Les ponts thermiques, sortes de courts-circuits dans l’isolation intérieure, doivent être réduits au maximum, idéalement dès la conception (par exemple en utilisant plutôt un plancher sur solives, une ferme intérieure plutôt qu’un mur de refend ou plus simplement en construisant son mur avec un matériau isolant (béton cellulaire, brique monomur, etc.). Une autre solution consiste à isoler par l'extérieur avec l'inconvénient de laisser un pont thermique au niveau des fondations.

• Les principaux ponts thermiques
• 

  Jonction plancher bas/mur extérieur.

• 

  Jonction plancher intermédiaire/mur extérieur.

• 

  Jonction plancher haut/mur extérieur.

• 

  Jonction plancher/balcon.

• 

  Jonction mur de refend/mur extérieur.

Lors de la réalisation différentes solutions sont disponibles :

• mise en place des rupteurs de pont thermique en pourtour de dalle et à l’extrémité des murs de refend ;
• isolation de tour de dalle, par exemple par briques creuse ou d'une planelle en béton cellulaire ;
• doublement des murs de refend par une couche isolante (plus ou moins épaisse selon le contexte climatique) ;
• faux plafond isolé ou isoler les planchers en sous-face ;
• dalles flottantes.

Des moisissures sur les parois trahissent une condensation indésirable sur zone froide généralement provoquée par un pont thermique. Comme il est difficile de traiter un pont thermique a posteriori, une couche mince d’isolant (quelques millimètres) peut être apposée sur la zone froide, recouverte d’un enduit ou papier peint ou d’un revêtement mural (tissus…).

Dans un bâtiment non-isolé, les ponts thermiques représentent de faibles déperditions (en général inférieures à 20 %) car les pertes globales de chaleur par les parois sont également très importantes. En revanche, si les parois sont bien isolées les déperditions causées par les ponts thermiques peuvent largement dépasser 30 %, mais pour des déperditions globales très faibles. Il est donc primordial pour un bâtiment BBC d’avoir de très fortes résistances thermiques pour les parois et de faibles pertes de chaleur aux jonctions et ouvertures.

Parmi ces solutions de traitement des ponts thermiques, la plus efficace en isolation thermique par l’intérieur est probablement la mise en place de rupteurs de ponts thermiques. Le rupteur de pont thermique est un dispositif structurel permettant d’offrir une complète isolation à une structure. Il est composé d’un boîtier isolant et de barres en acier qui reprennent les sollicitations de la structure.

Composants

Le pare-vapeur/coupe-vent

La face intérieure de l’isolation (côté chaud) doit être munie d’un film étanche à l’air qui remplit deux fonctions : celle de pare-vapeur et celle de coupe-vent. Ce film étanche fonctionne donc dans les deux sens :

• interdire à l’air chaud et chargé de vapeur d’eau de pénétrer dans l’isolant et d’y provoquer de la condensation ;
• empêcher le vent de s’infiltrer, au travers de l’isolation, dans le volume chauffé.

Les canalisations électriques et autres gaines qui traversent l’isolation ne doivent pas favoriser le passage des courants d’air, il faut les immobiliser fermement, les entourer d'isolant et les boucher aux extrémités (un morceau de papier ou un peu d'enduit, facilement retirable en cas de besoin) pour éviter la circulation d'air parasite par celles-ci entre les différentes pièces, les combles, les vides sanitaires et les pièces non chauffées. Idéalement, entre la finition intérieure et le pare-vapeur, on laisse un passage technique pour l'électricité et la plomberie, ainsi, on ne troue pas le pare-vapeur.

L'utilisation du frein vapeur hygrovariable permet de garantir la durabilité de votre isolation en évitant la surcharge d'humidité dans le bâti. Le frein vapeur hygrovariable (ouvert à la diffusion de la vapeur d'eau) fonctionne selon le principe de la membrane régulée par les conditions climatiques : en hiver il protège contre l'humidité, en été sa structure moléculaire s'ouvre et permet un séchage sûr.

Contrairement au pare-vapeur, le frein vapeur hygrovariable garantit une construction qui respire, donc plus saine.

Les isolants

Les isolants sont fibreux, poreux et/ou granulaires¹⁵ et utilisent les propriétés de l'air et des gaz.

Le vide est le meilleur isolant thermique. Mais ne peut pas être utilisé de façon pratique pour l'isolation des habitations (il est utilisé plus facilement pour de petits récipients comme les bouteilles thermos dont la paroi peut être sous vide).

Les gaz et l'air en particulier, maintenus immobiles, sont ensuite les meilleurs isolants. En effet, les transferts thermiques par un gaz ou un liquide ne se font pas seulement par conduction thermique, mais aussi par convection thermique : c'est pourquoi l'air enfermé dans les combles d'une toiture n'empêche pas les transferts thermiques (la convection thermique est d'autant plus forte que la différence de température entre la toiture et le plancher des combles est élevée, accélérant la circulation de l'air). Les isolants vont donc contribuer dans la mesure du possible à cette immobilité de l'air.

La résistance thermique d’un matériau isolant est donc assurée par l’air ou un autre gaz enfermé dans des bulles (verre cellulaire et mousses synthétiques) ou freiné par les fibres du matériau (laine de roche, laine de chanvre, blocs de chanvre, fibre de bois, ouate de cellulose…).

L'isolant en panneau est apprécié pour sa tenue mécanique. L'insufflation en vrac, moins coûteuse permet d'éviter les ponts thermiques dans les combles par exemple.

Les critères d'un matériau isolant sont les suivants :

• son conditionnement commercial (panneau rigide ou semi-rigide) ;
• matériau, origine, énergie grise, conditions de fabrication, polluant, durabilité ;
• Conductivité thermique, valeur lambda (λ);
• Résilience (capacité à emmagasiner la température) ;
• comportement à l'eau, capillarité, hygroscopicité ;
• comportement à la vapeur d'eau, facteur de résistance à la diffusion de la vapeur d'eau ;
• perméabilité à l'air ;
• résistance aux nuisibles, à la vermine ;
• évolution dans le temps ;
• réaction au feu (émissions de polluants éventuels) ;
• résistance mécanique ;
• facilité de mise en œuvre.

La pose de l’isolant

Cet article n’est pas rédigé dans un style encyclopédique (février 2017).

Vous pouvez améliorer sa rédaction !

Les matériaux isolants à base de fibre de verre ou fibre de roche sont irritants pour la peau et les yeux, justifiant l'utilisation de gants, d'un masque à poussière, de lunettes de sécurité et d'une combinaison de travail au col et aux poignets serrés, ainsi qu'une ventilation du local.

Les sous-pentes peuvent être isolées par de laine en rouleau munis d’un pare-vapeur, agrafés sur les chevrons (si l’écartement des chevrons correspond bien à la largeur des rouleaux). L’épaisseur d’une couche de cet isolant ne dépasse généralement pas 8 cm, ce qui est insuffisant dans la plupart des régions. Ils sont à doubler. Des panneaux découpés à l’écartement des chevrons ou un isolant en sous-face sont fréquemment utilisés.

Un isolant à bourrage lâche comme la ouate de cellulose peut être soufflé uniformément dans un grenier, par exemple à la suite de l'installation de déflecteurs de ventilation. Pour les murs, une membrane peut être brochée à l'ossature de la structure avant d'y souffler l'isolant à haute densité.

Les recoins doivent être bien comblés d’isolant, éventuellement bourrés à la main dans les espaces vides. Les orifices permettant l'arrivée de rongeurs doivent avoir été obturés. De la mousse expansive de polyuréthane peut boucher des fentes, trous ou alvéoles et améliorer l'étanchéité à l'air.

La surisolation

Cet article doit être recyclé (octobre 2022).

Motif : Retrait du bandeau de non-neutralité suite à des modifications mais les éléments seraient peut-être à clarifier ou certains devraient être rajoutés.

Améliorez-le, discutez des points à améliorer ou précisez les sections à recycler en utilisant {{section à recycler}}.

L'isolation des murs prend en compte les considérations suivantes :

• doubler l’épaisseur de l'isolant ne coûte pas deux fois plus cher (la main d'œuvre est la même) mais diminue (théoriquement) les déperditions de moitié. Car le coefficient d'isolation thermique (dénommé R) sera doublé. Par exemple, 10 cm de laine de verre apportent un coefficient R de 2,5, donc deux fois 10 cm apporteront un coefficient R de 5. Une pose croisée des deux couches permettra aussi de limiter les déperditions ;
• l’épaisseur de l’isolant intérieur réduit l’espace habitable : 10 cm d’isolant sur un pourtour de 40 mètres (étage de 10 × 10 m) correspond à 4 m² de surface perdue, soit 4 % ;
• une isolation performante nécessite un soin particulier : traiter les embrasures, ne pas créer de ponts thermiques, rendre l'enveloppe étanche à l'air, prévoir un pare-vapeur, prévoir une ventilation efficace ;
• l'isolant extérieur (en rénovation) résout ce problème. À partir des matériaux renouvelables (ouate de cellulose, bois, déchet agricole…chanvre, paille, liège) il est possible de réduire l'énergie grise vis-à-vis d'un isolant classique (laine de roche, verre ou plastique)¹⁶
• en respectant la norme Passivhaus (ép. d'environ 35 cm), vous économisez sur le système de chauffage et investissez dans la surisolation. Le retour sur investissement est fonction des économies d'énergies réalisées (calcul en fonction de l'évolution du coût de cette énergie) ;
• pour être optimisée, l’isolation doit être « cohérente ». Les efforts pour isoler doivent être identiques pour les murs, la ventilation et les portes et fenêtres.

Estimer les économies de chauffage attendues

En améliorant l'isolation thermique on peut estimer la réduction des frais de chauffage des composants et parois d'une maison avec et sans isolation.

Les bâtiments sont la source d'un important gaspillage d'énergie et d'émissions de gaz à effet de serre. Dans un nombre croissant de pays, des mesures visent à inciter à mieux isoler ces logements, ainsi que les bâtiments publics et tertiaires, ce qui contribue à diminuer la précarité énergétique et améliorer la justice climatique.

Pour calculer les frais de chauffage annuel p. ex. pour un mur ou pour les fenêtres il faut savoir la valeur moyenne de la différence entre la température extérieure et une température intérieure du lieu. Les degrés-jours unifiés (DJU) chauffage annuel sont la somme des différences entre la température extérieure et la température intérieure de l'air (18°C) pour tous les jours de chauffage pendant un an. Les DJU varient en France de 1400 pour la Corse à 3600 dans les Alpes jusqu'à 3800 dans le Jura. On trouve les valeurs mesurées en France dans une liste détaillée ¹⁷. Les degrés-jours en Suisse sont publiés dans SIA 381/3 que l’on doit acheter.

La chaleur est une forme d’énergie. Son flux est toujours dirigé des températures les plus élevées vers les températures les plus basses. Des éléments tels que planchers, parois, dalles, toits, fenêtres et portes opposent une certaine résistance aux échanges thermiques. Ce flux de chaleur qui traverse un élément est défini par le coefficient de transmission thermique U – plus simplement nommé valeur U - (en France: U_parois). La valeur U est exprimé en watts par mètre carré par kelvin (ou degré Celsius) de différence de température, soit W/(m²K). Un exemple illustratif de la valeur U est publié dans^{[à recycler]18}

Sachant la valeur U et le DJU du lieu il permet de calculer l'intensité de l'énergie échangée par unité de surface A (m²) et unité de temps en fonction de la différence de température de part et d'autre de la surface d'échange.

Pour déterminer la puissance de chauffage (p.ex. par un mur du bâtiment) dans une zone climatique donnée on estime le flux thermique Φ:

Φ≈U⋅A⋅ DJU⋅241000kWh/an

La valeur U a l’unité physique W/(m²·K), la surface A m² et le résultat kWh/an. Un catalogue de valeurs U indicatives pour un certain nombre de parois courantes est publié dans¹⁹.

Connaissant la valeur U_parois d’un élément du bâtiment, il est possible d’estimer la valeur U_neuve avec isolation thermique avec cette formule:

Uneuve≈11Uparois+dλ

L’épaisseur d’isolation d est en mètres et la conductivité thermique λ en W/(m·K).

Les couches de crépi sur les parois peuvent être négligées.

Exemples :

• maçonnerie en brique d = 0,25 m ; densité ρ = 1800 kg/m³ ; conductivité thermique λ = 0,58 W/(m·K) ; Uparois = 1,58 W/(m²·K)
• assainissement avec un système d'isolation thermique d = 0,10 m ; ρ = 20 kg/m³ ; λ = 0,035 W/(m·K) ; Uneuve = 0,29 W/(m²·K)
• différence des valeurs U : ΔU = 1,58 – 0,29 = 1,29 W/(m²·K)

Économies d'énergie:

• ΔΦ ≈ 102 kWh/m² par an pour le climat de Bourg-Saint-Maurice (DJU = 3309)
• ΔΦ ≈ 55 kWh/m² par an pour le climat de Nîmes (DJU = 1787)

Notes et références

• « L'audit énergétique obligatoire : ce qu'il contient et qui peut le réaliser » [archive], sur Service-public.fr, 12 mai 2022 (consulté le 16 juin 2022).
• « Définition Passoire thermique » [archive], sur Les Horizons (consulté le 13 juin 2022).
• Philippe Samyn, Pierre Loze, Devenir moderne?: entretiens sur l'art de construire, éditions Mardaga, 1999 (lire en ligne [archive], sur Google Livres).
• Corentin Patrigeon, « L'Europe, la solution pour une massification de la rénovation énergétique ? » [archive], sur BatiActu, 16 mai 2019.
• Bati-actu & AFP, Rénovation thermique : 75 000 emplois pourraient être créés dans le bâtiment [archive], 8 janvier 2013.
• Sophie Fabrégeat, Actu-Environnement (2013), Rénovation thermique : le nombre de ménages éligibles aux aides de l'Anah est doublé [archive], 10 avril 2013
• Christine Lejoux, « Passoires thermiques : Projet de loi énergie et climat : les "passoires thermiques" sur le devant de la scène » [archive], sur BatiActu, 25 juin 2019. « Rénovation : Une trentaine de députés et des associations environnementales et sociales s'apprêtent à publier une tribune adressée à Édouard Philippe, dans laquelle ils demandent au Premier ministre d'émettre "un avis favorable à toute mesure ambitieuse visant à terme à venir à bout des passoires thermiques". Le projet de loi énergie-climat est justement examiné à partir de ce mardi par l'Assemblée nationale à partir du 25 juin 2019 (examen en première lecture du projet de loi relatif à l'énergie et au climat. »
• Manfred Hegger, Volker Auch-Schwelk, Matthias Fuchs, Construire : atlas des matériaux, PPUR Presses polytechniques, 2009 (google books [archive]).
• Thierry Gallauziaux et David Fedullo, Le grand livre de l'isolation, Eyrolles, 2009 (ISBN 978-2-212-12404-0), p. 34.
• Isoler sa maison [archive] [PDF], guide pratique, Ademe, juin 2017 (consulté le 5 avril 2022).
• N. Benmansour, Étude des performances de produits renouvelables et locaux adaptés aux applications de l'isolation thermique dans le bâtiment, mémoire de magister, faculté des sciences, université El Hadj Lakhdar (Algérie), 2011.
• P. Meukam, Caractérisation de matériaux locaux en vue de l’isolation thermique de bâtiments., université de Yaoundé, 2004, 157.
• Jean-Pierre Oliva et Samuel Courgey, L'isolation thermique écologique : conception, matériaux, mise en oeuvre - Neuf et réhabilitation, Terre Vivante, 2001 (ISBN 9782914717885).
• Diagnostic de performance énergétique [archive] [PDF], guide de recommandations, ministère du Logement, mars 2009, 71 pages.
• Melka S & Bézian J.J (1997). L'isolation thermique par les matériaux granulaires. Revue générale de thermique, 36(5), 345-353.
• http://www.labelvie.com/pages/habitat/energie_tableau.pdf [archive]
• « Degres jours » [archive], sur bilan-thermique-28.fr (consulté le 25 décembre 2020).
• « Valeur U » [archive], sur energie-environnement.ch (consulté le 25 décembre 2020)

Voir aussi

Articles connexes

• Niveau d'isolation thermique d'un bâtiment
• Isolation phonique
• Aérogel
• Consommation énergétique des bâtiments
• Chien de porte

Bibliographie

• Kaemmerlen A (2009). Transfert de chaleur à travers les isolants thermiques du bâtiment (Doctoral dissertation, Nancy 1) | résumé [archive]

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• Portail du bâtiment et des travaux publics

Fenêtre

 

 

Pour les articles homonymes, voir Fenêtre (homonymie).

 

 

En architecture et construction, une fenêtre, châssis en français canadien¹, est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan incliné de toiture, avec ou sans vitres. Sa différence avec la porte réside dans le fait qu'elle ne descend pas jusqu'au sol. Dans le langage familier, le mot « fenêtre » désigne de façon générique les diverses menuiseries permettant de fermer la baie, le châssis de fenêtre.

Fonctions

 

 

 

 

 

Une fenêtre assure plusieurs fonctions pour le local concerné : l'éclairage, la vue intérieur-extérieur ou vers l'extérieur seul, l'aération, auxquels s'ajoutent parfois la communication verbale et la sécurité des évacuations. Tout ceci est fait en respectant la séparation des lieux par leur isolation thermique et phonique selon le besoin. La fenêtre a servi autrefois à faire entrer et sortir en façade sur rue des marchandises dans des magasins situés en étage. Elle a servi à évacuer des ordures ménagères, aussi bien à la ville qu'à la campagne et cet usage a disparu avec son interdiction dans les règlements royaux puis municipaux. Actuellement aux fonctions de la fenêtre s'est ajoutée une fonction obligatoire de sécurité incendie qui concerne en haut des escaliers les dômes prévus pour l'évacuation des fumées d'incendie et une fonction incitative donnée par le retour financier de la fiscalité pour la maîtrise de la chaleur entrant dans le bâtiment par l'ensoleillement.^{[incompréhensible]}

La fenêtre de plain-pied sur la rue est devenue une vitrine pour l'étal du commerce. Selon les marchandises vendues, c'est devenu ensuite un étal non accessible depuis la rue.

Lorsque la baie est un accès à la lumière dans un local sans vue autorisée sur l'extérieur, la baie est un jour-de-souffrance qui fait partie des servitudes intégrées dans les règlements d'immeubles.

La fenêtre a eu une importance sociale et politique : défenestration, impôt sur les portes et fenêtres, importance qui est aussi relatée dans la littérature et la peinture.

L'apparition des fenêtres dans l'architecture correspond à la conception de la visibilité et de la protection par rapport à l'extérieur à partir du XII^e siècle dans les bâtisses. Les ouvertures sont plus grandes que celles de la pratique antérieure qui faisait des toutes petites embrasures rectangulaires ou rondes-ovales. Certaines petites proportions sont restées : dans les lucarnes pour les rectangulaires, dans les lunettes et oculi pour les rondes. L'ensemble des portes-fenêtres installées sur des terrasses à l'intérieur ou à l'extérieur des bâtiments, le niveau de jardin, est une composante majeure de la notion du dedans pour un espace clos (une salle), et du dehors pour un espace à ciel ouvert, ces deux éléments qui peuvent se joindre et nécessitent alors de faire disparaître momentanément le mur.

Un élément de construction

 

Composants d'une fenêtre

Une fenêtre peut être fixe ou bien s'ouvrir et comporte alors un ouvrant. Elle peut être unique, géminée ou multiple (triple, quadruple, quintuple, sextuple).

La partie scellée au mur de manière étanche est le fixe, le bâti, le dormant. La partie mobile est l'ouvrant qui, refermé, doit assurer en façade l'étanchéité aux intempéries et au bruit. La partie mobile est soit le vantail ou battant qui s'ouvre en formant un angle avec le mur vertical, soit le châssis intermédiaire glissant latéralement dans le plan du mur vertical, soit le dôme qui s'ouvre en toiture en dormant un angle.

La forme de la baie peut être une traduction symbolique à valeur essentielle culturelle constituant sa fonction primordiale parfois. Les fenêtres hautes d'église signifient l'élévation, le sublime et les rosaces, le rayonnement de Dieu.

Les chambranles de fenêtre font partie de la structure de l'édifice, constitués dans le matériau de structure de l'édifice : il s'agit de bois (majorité des cas jusqu'au XIX^e siècle compris), de pierre maçonnée, de brique (généralisée à partir du XIX^e siècle) qui parfois donnent des arcs (plein-cintre, brisés), puis il s'agit de béton (au milieu du XX^e siècle), avec lequel le chambranle est un vide obtenu simplement par une réservation mise dans le coffrage. Le béton autorise toutes les formes possibles par sa plasticité, mais on reste cependant le plus souvent sur la forme rectangulaire de base pour la fenêtre. Dans des immeubles à structure poteaux-dalles, les fenêtres peuvent ne plus avoir de chambranle à véritablement parler.

Historiquement, le jumelage des baies a constitué les croisées à meneau, milieu XIV^e siècle. Ces fenêtres avec une croix de pierre au centre du tableau de maçonnerie sont devenues ensuite les fenêtres à double-battant qui sont si répandues.

Les dispositifs de fermeture des fenêtres sont le loquet, l'espagnolette à poignée (avec une tringle tournante verticalement agrippant le bâti avec un crochet en haut et bas), la crémone à bouton (avec une béquille métallique en bas et une en haut s'enfonçant dans des gâches), qui datent du XVII^e siècle. Cela constitue la quincaillerie devenue décorative à laquelle s'ajoutent les paumelles, fixations articulées en charnière des battants au bâti qui restent en général assez sobres en comparaison de celles mises en place pour les portes renforcées de style ostensible traditionnel actuel.

Selon le mode d'ouverture, on distingue actuellement différents types de fenêtres : les fenêtres à frappe avec des vantaux battants, les fenêtres coulissantes sur châssis, les fenêtres de toit en pente, les lanternes de toit ou de terrasse fournissant un éclairage zénithal, les portes-fenêtres, les impostes de porte.

Les volets intérieurs ou les contrevents à l'extérieur sont répandus au XVII^e siècle. Ils devinrent ensuite les persiennes extérieures ajourées. Les volets et contrevents équipent la fenêtre pour assurer l'occultation totale de la baie, pour permettre à la fois l'obscurité et la résistance à l'effraction. On leur ajoute ensuite selon les besoins des stores extérieurs en toile qui protègent du soleil et peuvent prendre une forme de corbeille à arceaux, des stores vénitiens intérieurs à lames et des moucharabieh-jalousies qui protègent l'intimité et aussi du trop-plein de lumière et de chaleur avec les baies situées en hauteur. Des moustiquaires sont mises en place contre les insectes. Dans l'architecture moderne du XX^e siècle apparaît le brise-soleil comme élément de façade marquant le style.

Éléments d'histoire

La partie maçonnée haute, le linteau (monolithe ou clavé, évidé ou à profil plat ou courbe, avec ou sans cordon d'imposte), est à l'origine une table de pierre ou de bois appuyée sur les pieds-droits. Cette partie haute fut renforcée en rigidité par l'invention du chaînage XVII^e siècle (partie métallique horizontale encastrée) qui se marque souvent par un bandeau en façade ; chaînage qui autorisa des embrasures larges à moindre risque d'effondrement par dislocation de la structure.

La partie maçonnée basse sur laquelle s'appuyait la fenêtre formait à l'origine la banquette faite dans l'épaisseur du mur avec son dossier mince qui constitue l'allège. Elle allégeait la construction faite en mur épais. En même temps pour la partie latérale, on allégeait les trumeaux par les alettes. À l'apparition des murs minces en parpaings ou briques, on simplifia l'ouverture maçonnée — le tableau — cette partie de la maçonnerie de l'épaisseur de mur visible à l'extérieur de la baie.

Les fenêtres font partie avec les portes de ce qui constitue l'huisserie placée sur les tableaux de maçonnerie dès le XIII^e siècle. La totalité de la fenêtre a été, dès lors, traditionnellement réalisée en menuiserie de bois pour son bâti, ses cadres fermant avec l'emboîtement de gueule-de-loup² et leurs traverses, croisillons et parcloses tenant les carreaux. L'intérêt de cet ouvrage léger est qu'il peut suivre les déformations que subit le gros œuvre par ses contraintes dues au sol qui s'affaisse et déforme les baies. Le travail de fabrication et d'installation est depuis fait par la même corporation que celle qui fait les meubles — même s'il s'agit d'une partie de l'immeuble —, celle des menuisiers. Des profils en fer furent utilisés en substitution du bois (le chêne a eu une très grande importance dans le bâtiment et un grand prix) fin du XIX^e siècle, puis le bois exotique prit une place éminente.

Au Moyen Âge, dans les vitrages dormants, les carreaux sont tenus dans une résille de plomb fixée au mur. Cela donne par exemple les éclairages des églises avec vitraux. Dans les vitrages ouvrants, la résille est fixée à un châssis bois. Cela donne par exemple les croisées des grandes demeures.

Les vitres de la fenêtre ont été translucides avant d'être transparentes. Ce fut du parchemin, de la toile huilée, du mica, avant de pouvoir être au XIV^e siècle du verre ou du cristal. L'Europe connaît une innovation avec le verre blanc qui se répand aux fenêtres au XVI^e siècle, alors que le volet reste plein et sans vitrage dans les campagnes pendant plus de deux siècles encore. Le verre acrylique (le verre des dômes d'éclairage zénithal dans les garages ou dans les montées d'escalier, le verre des fenêtres arquées modernes) s'y est ajouté à partir du milieu du XX^e siècle³.

Des grilles en avant-corps ont pu être disposées pour protéger les locaux. Elles devinrent des garde-corps sur lesquels on pouvait s'accouder. La ferronnerie d'art qui avait pris son essor fut grandement remplacée au XIX^e siècle par de la fonte moulée reprenant les dessins classiques, la grille devint banale. Y succédèrent de simples barres métalliques encastrées, avec l'épuration des lignes architecturales au XX^e siècle.

L'utilisation de barreaux afin de se protéger des intrusions avait disparu dans l'architecture des grands immeubles d'habitat de ville après la Première Guerre mondiale, même dans leurs étages bas. Ces équipements donnaient l'utilité de l'ouverture des battants vers l'intérieur (à la française) plutôt que vers l'extérieur (à l'anglaise) qui, pour sa part, économisait l'espace intérieur accessible. Ces systèmes défensifs étaient devenus parfois un élément d'ornementation important en façade et étaient parfois très agressifs (herses appelées étripe-chat au Canada ; voir aussi garde-cocu en France). Cependant, les fenêtres de rez-de-chaussée à barreaux sont revenues en ce début d'architecture du XXI^e siècle.

Économie du bâti

La fenêtre, ainsi que la porte, a un statut particulier de fait dans l'histoire et en général non voulu lors de la construction : être récupérable. Ainsi au cours des âges les baies ont été déménagées d'un édifice à un autre avec parfois leur maçonnerie complète et pas simplement leurs huisseries. Soit par qu'il s'agissait de prises de guerre, de « re-répartition de richesse » comme lors de la Révolution française, soit parce que leur haute valeur symbolique était prise en compte : haute valeur religieuse comme ces récupérations réciproques entre l'islam et la chrétienté après le Moyen Âge, haute valeur patrimoniale comme ces déménagements entre l'Europe et le Nouveau Monde jusqu'au XX^e siècle.

La tradition de la différenciation des fenêtres selon l'endroit de la construction (fenêtre à guillotine anglaise par exemple, fenêtre d'aération en hauteur de pièce) s'amoindrit actuellement face aux impératifs fonctionnels : économie d'énergie, confort de mode d'ouverture, confort au bruit. Le système de double fenêtre traditionnel dans les maisons de montagne au climat rigoureux s'étend aux zones urbaines très bruyantes pour la réfection des constructions plus ou moins anciennes (fenêtres ajoutées à l'intérieur ou à l'extérieur sur le chambranle et balcons-loggia refermés) ainsi que parfois aux très modernes immeubles de bureaux.

On fabrique maintenant de plus en plus de fenêtres en profilés acier, aluminium⁴ et surtout PVC⁵. Est fourni le bloc-fenêtre, châssis plus ouvrant et vitrage constituant l'huisserie complète. La rigidité notable de l'ensemble est donnée par les glaces en sandwiches (type Sécurit) ou les double vitrages autant que par les montants qui antérieurement devaient soutenir des carreaux fragiles. Les vitrages autonettoyants sont actuellement étudiés par les fabricants pour compenser l’importance des charges de nettoyage induites après leur mise en place sur des façades très hautes ne comportant que des glaces transparentes et opaques.

De nos jours, la plupart des fenêtres sont équipées de châssis en bois, aluminium ou PVC, chaque matériau ayant ses propres caractéristiques :

• le bois apporte de très bonnes propriétés isolantes, tant au niveau acoustique que thermique. Une pièce avec une fenêtre en bois gagne du point de vue esthétique car ce matériau est élégant et chaleureux. Concernant l'entretien, la fenêtre en bois doit être entretenue régulièrement, toutefois la fréquence requise pour ces tâches d'entretien est moins importante qu'auparavant car les fenêtres en bois sont de mieux en mieux traitées grâce à des produits qui les rendent plus durables et résistantes. Le châssis en bois est néanmoins déconseillé en zone maritime car il pourrait, au bout d'un certain temps, subir un impact négatif à cause de l'humidité. L'un des avantages des fenêtres en bois est qu'elles sont capables de "respirer". Les micropores du bois laissent passer l'air, de sorte que la condensation se forme moins sur le verre de ces fenêtres⁶ ;
• l'aluminium est de plus en plus utilisé pour les fenêtres modernes. C'est un matériau solide et, à l'inverse du bois, il est très simple à entretenir. La fenêtre en aluminium offre également de bonnes propriétés isolantes et un aspect très élégant. Ce matériau est très souvent utilisé pour les baies vitrées à galandage⁷ qui s'encastrent dans le mur, structure apportant beaucoup de luminosité. Il est toutefois à noter que la fabrication de fenêtres en aluminium nécessite une consommation énergétique assez importante (partie de l'énergie grise), ce qui représente un inconvénient par rapport au bois qui est naturel et au PVC qui a besoin de beaucoup moins d'énergie ;
• le PVC est, de nos jours, le matériau le plus utilisé en tant que châssis de fenêtre. Cela est dû entre autres à sa résistance, sa durabilité et ses excellentes propriétés isolantes. Contrairement au bois, la fenêtre en PVC s'entretient très facilement. Un autre avantage de ce matériau est que l'énergie grise de fabrication d'une fenêtre en PVC est beaucoup moins importante (environ sept fois moindre) que celle d'une fenêtre en aluminium. Le PVC a néanmoins des inconvénients et notamment il ne s'adapte pas aux fenêtres de très grandes dimensions.

Un élément du style architectural

La fenêtre permet l'organisation de l'espace avec sa hauteur liée avec la profondeur de la pièce pour le calcul de la répartition de la lumière et elle est décorative en formant l'apparat de la demeure.

La fenêtre a pu imposer une architecture où le mur est le moins présent possible, aussi bien pour l'habitat que pour les espaces où on travaille. Les vitrines du commerce ont imposé l'usage de colonnes en fonte de support et de linteaux monolithes en façade de rue à la fin du XIX^e siècle pour les galeries marchandes. La fausse-fenêtre, qui n'est qu'une formulation du mur plein (sans vitrage), a pris sa place dans l'architecture où la psychologie de l'individu percevant l'espace totalement fermé ou possiblement ouvrable prend le pas sur la simple matérialité fonctionnelle⁸. Le mur translucide ou transparent, qui transmet la lumière sans avoir de fenêtre, élément qui peut s'ouvrir, est apparu au début du XX^e siècle⁹ et nie presque la conception de la baie même à fenêtre fixe dans le mur. Le mur se transforme enfin à la fin du XX^e siècle pour des raisons d'économie d'énergie en un mur de verre possédant des ouïes d'ouverture réglables placé à faible distance devant un mur plein porteur accumulateur d'énergie solaire aux baies plus conventionnelles.

Les éléments constitutifs de la fenêtre et sa quincaillerie composent, par leurs diverses matières, la décoration intérieure.

 

Le vitrage a changé au cours des temps sa modularité : les multiples petits carreaux carrés portés par le châssis sont devenus la très grande glace unique autoporteuse. Dans une certaine culture traditionnelle, les petits carreaux à bords taillés portés par croisillons sont restés signe d'élégance. Les dimensions qui dénotent dans une fenêtre cette élégance se sont stabilisées, alors qu'à son origine il s'agissait de posséder des fenêtres de plus en plus grandes à carreaux de plus en plus grands, en conséquence de la mode élégante d'afficher sa modernité. Cette mode a été très coûteuse avant la révolution industrielle du XIX^e siècle et donc était distinctive. Ces notes de style font choisir souvent de remplacer pour des impératifs techniques ou pour des raisons de marketing les battants à vitrage simple des fenêtres restaurées ou neuves par des double vitrages à grandes glaces qui ont une forme de croisillons bien apparents en sandwich entre elles. L'esprit baie très grande s'est poursuivi dans certaines architectures modernes sans se montrer impérieux dans le concept de modernité. Il est le signe de la distinction moderne portée par l'architecture actuelle autre qu'historicisante. L'apparence du verre est maintenant variée, il peut même être sérigraphié avec des motifs ornementaux ou publicitaires pour les fenêtres à l'extérieur, et sert aussi fortement les fenêtres intérieures.

On a pu colorer la lumière d'ambiance intérieure par l'emploi de rideaux mais aussi de verre teinté (dans les habitations au XIX^e siècle).

Le style de la façade doit beaucoup aux styles très variés des fenêtres, elles ne sont cependant pas formelles pour décoder le style car leurs transformations au cours du temps ont pu être très importantes pour respecter les normes de confort et la mode :

• arcs : roman, brisé gothique avec meneau flamboyant en pierre ajourée, en anse-de-panier Art nouveau, néo-gothique tri-lobé ;
• frontons et consoles peuvent être néo-classiques ou porter des armoiries très récentes, celles par exemple de villes l'affichant sur leurs bâtiments, les communs, pour beaucoup pour la première fois au début du XX^e siècle.

L'allège style 1920 porte parfois un bas relief.

La fenêtre moderne apparaît avec la croisée, l'emblème de l'architecture de la Renaissance où la religion domine en marquant toute forme d'art. Elle est conçue à partir des règles esthétiques du carré donnant le rectangle d’or. On rabat à la verticale les diagonales du carré pour constituer les grands côtés du rectangle formés par les jambages en hauteur des quatre baies, on sépare en deux parties symétriques la fenêtre par le meneau vertical en pierre taillée symbolisant le pied de la croix latine chrétienne, la traverse de la croix en pierre divisant en hauteur la fenêtre est normalement positionnée en reformant le carré du bas. Cette croisée a donné la baie de moindre portée formée par une moitié verticale selon cette conception, un demi-carré délimité par une demi-traverse dans un demi-rectangle d’or, en général composant une ouverture dans des pièces de second ordre et affirmant encore plus une verticalité en façade. Elle a aussi donné la croisée dont la croix latine est constituée en bois dans le second œuvre, la forme étant restée très généralisée jusqu'au milieu du XX^e siècle et autorisant de deux à quatre battants par châssis suivant sa hauteur.

 

Le fenêtrage, l'ensemble architectural des fenêtres avec leur disposition, est un élément essentiel de l'esthétique de la façade constitué à partir de la Renaissance. La fenêtre est associée à l'importance entendue dans l'organisation du logis de la pièce éclairée. Les fenêtres ont une grande surface dans les pièces nobles. Dans le cas général des ouvertures secondaires, elles sont de moindre surface et rendues moins visibles¹⁰.

Certaines fenêtres éclairent avec un seul percement du mur deux pièces superposées sur deux étages.

Certaines portes-fenêtres se multiplient sur la façade en disposition centrée associées aux balcons, ou donnent un rythme par leur répétition sur la façade dans le classicisme avec l'ordonnancement du « tant plein que vide » qui signifie que les contrevents extérieurs rabattus ouverts sont quasi jointifs et semblent former sur la façade des baies aux contrevents fermés.

L'obligation de se tenir à la symétrie oblige à une convention de style dans le classicisme qui considère qu'une fenêtre avec allège mise dans un renfoncement aligné de baie est équivalente aux portes-fenêtres.

Une fenêtre dont la baie « coupe » le cordon, la frise, marquant le niveau en façade est une fenêtre dite « pendante ».

Certaines fenêtres en chien-assis ont autorisé l'aménagement de combles (à la Mansart).

Certaines fenêtres à claire-voie font respecter par principe les réserves concernant la vue possible tout en conservant l'éclairage dans des bâtiments comme les églises, les lycées, les palais de justice, les prisons.

Certaines fenêtres d'atelier en sous-sol de bâtisse ont été cachées, transformées en soupiraux classiques. D'autres plus tard soustraient la vue constituant une distraction d'attention par les verrières hautes qui sont l'un des versants de toit de halls industriels à partir du XIX^e siècle.

Certaines fenêtres ont pris un principe de forme horizontal et non plus vertical en passant du châssis double au châssis triple pour l'habitat au XX^e siècle conçu par des architectes tenant compte des fonctions hygiéniques nouvellement montrées du soleil entrant dans les pièces¹¹.

Certaines fenêtres de l'architecture vernaculaire et de l'architecture hippie sont là par nécessité économique ou volonté idéologique. Provenant de véhicules dont on a récupéré les fenêtres, elles profitent du design industriel qui a fourni une grande richesse de formes au XX^e siècle.

Certaines fenêtres ne se distinguent pas du restant du remplissage en glaces opaques des murs rideaux de la façade des édifices modernes, conséquence du châssis vitré à nouveau fixe imposé par le conditionnement de l'air.

La fenêtre a aussi ajouté des fonctions nouvelles : pour les grandes demeures, on passe de l'orangerie à la serre au XVII^e siècle. Cela permet, outre une activité de culture détachée du climat, d'obtenir des jardins intérieurs d'agrément. Puis on crée des vérandas confortables au XVIII^e siècle et des marquises transparentes aussi pour les petites demeures. Mais en même temps résiste l'usage dans les cases créoles et les villas californiennes de baies simples, ouvertures munies de pare-soleil et de panneau moustiquaire.

Typologie des fenêtres

Fenêtres à coulissement dans un plan parallèle

• Fenêtre à guillotine ou fenêtre à l’américaine : un châssis remontant et un châssis fixe ou bien deux châssis mobiles solidarisés par câbles pour « monter-descendre » en coulissant verticalement dans le dormant.
• Fenêtre coulissante : un châssis mobile et un châssis fixe ou bien deux châssis mobiles coulissant horizontalement et parallèlement dans le dormant. C'est un type de fenêtre assez courant pour des ouvertures de grandes dimensions exposées au vent, par exemple les baies de véranda, ou comme fenêtre simple dans des lieux sécurisés comme les écoles et hôpitaux.

Fenêtres à axes de rotation verticaux

• Fenêtre à la française : ouvrants en vantail pivotant verticalement sur leur bord vers l’intérieur, avec charnières sur le dormant. Elle est souvent complétée par un châssis fixe horizontal situé sous le vantail ouvrant¹².
• Fenêtre à l'anglaise : ouvrants en vantail pivotant verticalement sur leur bord vers l’extérieur, avec charnières sur le dormant (comme des contrevents extérieurs)¹³. Ce type de fenêtre est dénommé french window par les Anglo-Saxons.
• Fenêtre arquée : baie vitrée incurvée. Les fenêtres arquées sont conçues pour créer de l'espace en se projetant au-delà du mur extérieur d'un bâtiment et de fournir une vue plus large sur le jardin ou la rue à l'extérieur et généralement combiner quatre ou plusieurs fenêtres à battants, qui se joignent pour former un arc.
• Fenêtre en baie, oriel, balcon vitré : fenêtre en saillie vers l'extérieur depuis les parois principales d'un bâtiment créant la formation d'une pièce avec baie vitrée, formant un plan rectangulaire ou trapézoïdal.
• Fenêtre pivotante : un ouvrant à pivot vertical en son milieu pivotant sa moitié droite ou gauche vers l’extérieur et son autre moitié vers l’intérieur en rotation.
• Fenêtre accordéon : ouvrants rendus solidaires par articulation verticale et guidés horizontalement par le dormant en repliement en accordéon.

Fenêtre à axes de rotation horizontaux

• Fenêtre basculante : axe constitué de deux pivots n'étant pas sur le dormant mais plus centralement (souvent à la moitié ou plus haut). Modèle très courant en fenêtre de toit, mais aussi en traditionnelle.
• Fenêtre à soufflet ou abattante : un ouvrant basculant horizontalement en projection vers l’intérieur sur son bord inférieur avec charnières sur le dormant.
• Fenêtre à auvent (awning window en anglais) : un ouvrant basculant horizontalement en projection vers l’intérieur sur son bord supérieur.
• Fenêtre à l'italienne : un ouvrant basculant horizontalement vers l’extérieur en descendant son bord supérieur par guidage dans les montants du dormant et relié à son bord bas au dormant par des barres.
• Fenêtre à la canadienne : un ouvrant basculant horizontalement vers l’intérieur en remontant son bord inférieur par guidage dans les montants du dormant et relié au dormant à son bord haut par des barres.

 

• Fenêtre à l'australienne : un ouvrant du dessous basculant horizontalement vers l’intérieur en remontant son bord inférieur par son guidage dans les montants du dormant et retenu au dormant sur son bord haut par une extrémité des barres pivotantes en leur milieu qui le solidarisent avec l'ouvrant du dessus, — si laissée ouverte, en cas de pluie légère, ce type de fenêtre évacue l'eau d'elle même — ; ou un ouvrant du dessus basculant horizontalement vers l’extérieur en descendant son bord supérieur par son guidage dans les montants du dormant et retenu au dormant sur son bord bas par l'autre extrémité des barres pivotantes en leur milieu qui le solidarisent avec l'ouvrant du dessous.
• Fenêtre scandinave : chaque vantail s'ouvre vers l'extérieur.

Multi-axes

• Fenêtre oscillo-battante : fenêtre pouvant s'ouvrir par un axe vertical ou basculé sur un axe horizontal bas, très intéressant pour l’entrebâillement par le haut ;
  • ouvrants en vantail pivotant verticalement sur leur bord vers l’intérieur avec fiches de charnières latérales activées et fiches de charnières basses désactivées sur le dormant pour la première position ;
  • en deuxième position, vantaux basculant horizontalement en imposte vers l’intérieur sur leur bords inférieurs avec fiches de charnières basses activées et fiches de charnières latérales désactivées sur le dormant. Type de fenêtre assez courant dans une cuisine.

Autres

• Fenêtre en jalousie : multiples vitres (ou lattes de bois pour les contrevents en jalousie) pivotantes horizontalement en leur milieu par des pivots au dormant solidarisées par barre latérale. Lames s'appuyant sur elles-mêmes à la fermeture.
• Fausse fenêtre : forme de décoration extérieure, parfois en trompe-l'œil, imitant une fenêtre. Ces fausses fenêtres étaient destinées à réduire le montant de l'impôt sur les portes et fenêtres.
• Ajimez (de) : fenêtre géminée typique de l'architecture mauresque.

Quelques chiffres

En France, selon l’Union des fabricants de menuiseries extérieures¹⁴, en 2012, environ 11 millions de fenêtres ont été produites (soit 10 % de moins qu’au plus fort de l'activité en 2006). C’est le secteur de la rénovation du résidentiel qui en achète le plus (73 % du marché), poussé par la recherche d’économies d’énergie (64 % des fenêtres fabriquées en 2012 annonçaient un coefficient d’isolation thermique (Uw) compris entre 1,4 et 2,0, contre 58 % en 2010). La tendance est aux fenêtres plus isolantes et donc plus épaisses, et munies de verre plus épais (Le double vitrage de 20 mm d’épaisseur a presque disparu et le double vitrage de 24 mm régresse au profit du 28 mm, qui gagne progressivement du terrain. Cette taille de double vitrage passe en effet de 7 % en 2006 à 15 % deux ans plus tard.). En 2012, le PVC domine les ventes (61 % des ventes en France), devant l’aluminium (23 %) et le bois (stable par rapport à la dernière étude, qui représente 13 % des parts de marché). La menuiserie mixte, elle, reste un marché de niche avec 3 % du marché.

Une fenêtre était en moyenne vendue 407 euros HT par le fabricant (+ 5,7 % depuis 2010), pour 806 euros HT une fois posée (- 2,5 % depuis 2010).

Parmi les fenêtres posées en France, 7 % seraient issues de l'importation¹⁴.

Caractéristiques énergétiques

Coefficients thermiques

Les coefficients employés pour décrire les performances thermiques d'une fenêtre sont de deux types : U pour la conductivité thermique (inverse du pouvoir isolant), S pour le facteur solaire ou capacité à transmettre la lumière solaire à l'intérieur de la pièce.

Ug

Coefficient de transfert thermique du vitrage, g pour glass, en W/m²K. Autour de 1,1 W/m²K pour un double vitrage

Uf

Performance thermique du cadre de fenêtre, f pour frame. Le PVC est performant, notamment du fait de chambres d'air. Cette performance ne prend pas en compte l'énergie grise.

Uw

Conductivité thermique de la fenêtre, w pour window en W/m²K. Prend en compte les indices précédents. Les valeurs courantes sur le marché sont entre 1 et 2 W/m²K.

Sw

Facteur solaire, sans unité, entre 0 (opacité totale) et 1 (transparence totale théorique). Cette valeur doit être élevée en hiver pour capter l'énergie solaire, mais peut être abaissée en été par des volets, un store, une casquette.

Température

Une ouverture de fenêtre conduit à une baisse de température et donc à une consommation accrue d'énergie de chauffage.

Exemple illustrant une baisse de température induite par une fenêtre ouverte entre 10 h et 12 h¹⁵.

Normes

En Europe, les fenêtres sont testées dans des essais AEV afin de déterminer leur imperméabilité à l'air (A1 à A4), à l'eau (E1 à E9) et au vent (V1 à V5). Le cas le plus courant est sans-doute A2 E4 VA2.

En France, la norme à respecter dépend de la zone géographique (littoral, continent, DOM), de la hauteur des menuiseries, et de l'environnement (ville, campagne, lac).

En France, la norme NF reste stable (53 % du volume produit en France en 2012)¹⁴.

Notes et références

• (en) Amanda Lafleur, Benjamin Forkner, « A Cajun French-English Glossary » [archive], sur lsu.edu, Louisiana State University (consulté le 13 avril 2021).
• Définitions lexicographiques [archive] et étymologiques [archive] de « gueule-de-loup » dans le Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales.
• André Corvisier, Précis d'histoire moderne, Presses universitaires de France, 1990, p. 10.
• Aluminium thermolaqué ou plaxé (thermocollage à chaud d'un film pour donner par exemple un effet bois).
• PVC teinté dans la masse, thermolaqué ou plaxé.
• « Fenêtre » [archive], sur regulirovka-okna.kiev.ua
• Définitions lexicographiques [archive] et étymologiques [archive] de « galandage » dans le Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales.
• Les fausses fenêtres sont présentes dans le foyer de l'Opéra Garnier prévu comme un lieu favori de rencontres galantes.
• Avec l'architecture de la Farnsworth House de Mies van der Rohe (1930) et celle de la maison de verre à mur de béton et blocs de verre de Pierre Chareau (1931).
• Par exemple des ouïes d'aération restent plutôt des fentes verticales dans l'esprit de la construction maçonnée ancienne et ne sont horizontales que si leur usage l'impose (voir le soupirail).
• Une grande partie des constructions d'habitation populaire qui aboutissent à la formulation des appartements actuels prend forme sous l'impulsion de philanthropes et de médecins (mouvement hygiéniste).
• « Principe de la fenêtre à la française » [archive], sur futura-sciences.com (consulté le 13 avril 2021).
• « Principe et utilisation de la fenêtre à l'anglaise » [archive], sur futura-sciences.com (consulté le 13 avril 2021).
• Source : Enquête bisannuelle de l’UFME (Union des fabricants de menuiseries extérieures) qui interroge les principaux fabricants de profilés adhérents au SNEP et SNFA, 60 fabricants industriels de fenêtre et pose chantiers, 400 points de vente et 1 400 entreprises artisanales de fabrication et/ou de pose de fenêtres.

Voir aussi

Bibliographie

• Jean-Marie Pérouse de Montclos, Architecture. Méthode et vocabulaire, Éditions du patrimoine.

Articles connexes

 

• Résistances thermiques :
  • Double fenêtre
  • Double vitrage
  • Fenêtre à effet pariétodynamique
  • Survitrage

• Aération et accessoires
  • Bretèche
  • Fenestron (architecture)
  • Hagioscope
  • Meurtrière
  • Oculus
  • Œil-de-bœuf

Liens externes

• Ressource relative aux beaux-arts
•  :
  • (en) Grove Art Online
• Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes
•  :

  • Enciclopedia De Agostini [archive]
  • Encyclopædia Britannica [archive]
  • Encyclopédie Treccani [archive]
  • Store norske leksikon [archive]
• Notices d'autorité

•  :

  • Bibliothèque nationale de France (données)
  • Bibliothèque du Congrès
  • Gemeinsame Normdatei
  • Bibliothèque nationale de la Diète
  • Bibliothèque nationale d’Espagne
  • Bibliothèque nationale d’Israël
  • Bibliothèque nationale tchèque
• Gilles Séraphin, « Les fenêtres médiévales : état des lieux en Aquitaine et Languedoc » [archive] [PDF], sur societearcheologiquedumidi.fr (consulté le 13 avril 2021).
• « La fenêtre au cinéma » [archive], sur lesinrocks.com, Arte (consulté le 13 avril 2021).

• Portail de l’architecture et de l’urbanisme

Porte

 

 

 

Cette page d’homonymie répertorie les différents sujets et articles partageant un même nom.

Porte est un nom commun et un nom propre. Il désigne d'abord une ouverture dans un mur ou une paroi, puis par extension un objet que l'on peut ouvrir ou fermer pour rentrer ou sortir d'une pièce. On l'appelle également un huis, bien que ce mot tombe aujourd'hui en désuétude.

Nom commun

• En architecture et urbanisme :
  • une porte est une ouverture assurant le passage pour entrer dans l'édifice ou pour circuler dans ses pièces, passage pouvant être fermé par un élément de menuiserie ;
  • une porte de ville est une ouverture dans les remparts ou la muraille d'une ville (voir aussi avant-porte). Ce peut aussi être un monument bâti à l'entrée de la cité ou aux abords du centre-ville pour marquer un fait historique ou un personnage considéré comme glorieux ;
  • une porte par extension, en géographie urbaine, une zone d'entrée d'une grande voie de circulation routière (avec échangeur d'autoroute) pénétrant dans la périphérie d'une ville importante (voir notamment Portes de Paris et Catégorie:Porte de Paris).
• En géographie, porte (porte de ...) désigne une ville située sur un circuit commercial maritime ou terrestre aux fonctions essentielles dans les échanges entre régions, entre pays.
• En histoire, la Sublime Porte est le nom de l'Empire ottoman dans le milieu diplomatique.
• En mathématiques, la fonction porte est nulle partout, sauf entre -1 et 1, où elle vaut 1.
• En électronique, une porte logique est un élément appliquant une fonction logique de l'algèbre de Boole.
• En informatique, une porte dérobée est une fonctionnalité inconnue de l'utilisateur légitime, qui donne un accès secret au logiciel.
• En anatomie, un système porte désigne une partie d'un système circulatoire sanguin qui relie deux réseaux capillaires de même type
  • la veine porte amène le sang de l'appareil digestif vers le foie.
• En équipement militaire, une porte belge est un élément de Barrières Cointet

Patronyme

• Danielle Porte (1946-), latiniste et historienne française
• Didier Porte (1958-), journaliste, chroniqueur et humoriste français
• Fiona Porte (1989-), traileuse française
• Gérard Porte (1950-), médecin-chef du Tour de France cycliste
• Gilles Porte (1965-), réalisateur, scénariste, directeur de la photographie et photographe français
• Jacques Porte (1910-1991), compositeur, musicologue et musicothérapeute français
• John C. Porte (1883-1919), pionnier britannique de l’hydraviation
• Mireille Suzanne Francette Porte, dite Orlan (1947-), artiste plasticienne française
• Nathalie Porte (1973-), femme politique française, députée du Calvados
• Richie Porte (1985-), coureur cycliste australien
• Robert Porte (1923-1966), acteur français
• Valentin Porte (1990-), handballeur français

Toponyme

• Porte, commune italienne de la province de Turin
• Porte est le nom de nombreux lieux-dits, par exemple dans Col de Porte , Porte du Diable
• Porte-Joie, commune française du département de l'Eure

Autres

• Porte est un personnage de Neverwhere, série télévisée britannique et roman.
• Théorème de la porte
• Porte-clefs
• Porte-à-faux
• Porte-à-flot, type de remorque

Voir aussi

Catégories :

• Homonymie
• Patronyme français
• Homonymie de patronyme
• Homonymie de toponyme

Plomberie

 

 

 

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Outils de plomberie :
1 : cintreuse
2 : matrice à collets battus
3 : coupe tube.

La plomberie est une spécialité de l'ingénieur en mécanique appliquée au bâtiment et du plombier spécialisé, regroupant l'ensemble des techniques utilisées pour faire circuler des fluides (liquide ou gaz) à l'aide de tuyaux, tubes, vannes, robinets, soupapes, pompes aux différents points d'usage d'une installation. Le mot a pour origine le terme latin pour plomb (plumbum) et provient de l'utilisation de ce métal malléable pour réaliser les installations de plomberie au cours des siècles précédents.

Ces techniques se sont améliorées au fil du temps grâce à l'évolution des connaissances scientifiques et à leur mise en application. Les premières applications systématiques de la plomberie ont été la mise en service de la gravité et des premières pompes, en agriculture, pour l'irrigation au moyen de pentes et de fossés.

Histoire et objectif

Les Babyloniens¹ ou les Perses : les premières villes fortifiées ont développé des systèmes d'aqueduc qui permettaient de subir des sièges prolongés par l'utilisation de rivières souterraines.

Les villes des Sumériens (comme Haran) présentaient parfois des systèmes d'égouts et d'alimentation en eau individuels. Les Incas, les Chinois et plusieurs peuples asiatiques ont développé les plateaux de culture étagés le long des pentes des régions montagneuses avec l'installation de systèmes d'irrigation sophistiqués qui sont les précurseurs des aqueducs.

Les Égyptiens ont développé des systèmes d'irrigation (des fossés) alimentés par des pompes manuelles constituées d'une perche avec contrepoids à laquelle était fixée une peau attachée comme récipient pour élever l'eau jusqu'au début du fossé d'irrigation des cultures. Les Égyptiens auraient aussi développé l'utilisation de tubes de cuivre pour la distribution de l'eau dans certains temples ; Un tube de cuivre datant d'environ 2 750 av J.-C. est présenté au musée de Berlin, et il en existe un exemple provenant d'un temple proche de la pyramide de Sahourê à Abousir².

Les Grecs : déjà Archimède inventa une des premières pompes à vis qui porte encore son nom de nos jours (vis d'Archimède). Cette pompe alimentait les fossés pour l'irrigation agricole.

Les Romains construisirent des systèmes d'égouts souterrains (comme le Cloaca Maxima) sous les voies carrossables et des aqueducs qui allaient chercher l'eau potable nécessaire à la vie à des sources élevées, et à de très grandes distances des villes desservies.

Outre ces aqueducs, les ingénieurs romains ont créé des systèmes complexes de distribution d'eau par gravité, qui se terminaient à l'intérieur des villes par l'alimentation des fontaines et des bains publics "les thermes" qui ont permis une nette évolution dans la propreté sanitaire des personnes. L'évolution des techniques de distribution de l'eau au moyen de tuyaux de plomb soudés a probablement compté pour une part dans la déchéance de la civilisation romaine³, en raison de la maladie générée par le plomb (voir saturnisme).

Les historiens disposent de peu de documents décrivant précisément le système de plomberie ou évoquant les dates de son installation. Mais les couches de sédiments déposés en aval des sorties d'égouts, sédiments qui ont saisonnièrement et annuellement enregistré les variations de teneur en différents métaux. Des chercheurs ont récemment étudié 177 échantillons prélevés dans la colonne des sédiments portuaires d'une ancienne zone portuaire romaine (Ostie, le premier port de la ville antique de Rome) en aval d'un exutoire d'égout romain. Par datation au radiocarbone ils ont pu dater chaque couche sédimentée. Ces analyses ont mis en évidence une forte augmentation de la concentration de plomb en aval de l'exutoire portuaire de ces anciens égouts.

Cette étude (publiée en 2017) apporte trois informations historiques nouvelles et d'importance :

1. c'est au cours du second siècle avant J.C. (c'est à dire 300 ans après la construction du grand aqueduc) que les canalisations de plomb de cette ville ont été installées. Durant trois siècles les Romains ont bu de l'eau de fontaine sans plomb, puis durant un siècle (de guerre et de décadence selon les historiens) nombre d'entre eux ont bu de l'eau acheminée par des tubulures de plomb soudé⁴. Une première découverte est que ces tuyaux ont irrigué la ville en eau (polluée) considérablement plus tôt que ne le pensaient jusqu'alors les historiens (environ 150 ans plus tôt) au vu des preuves archéologiques disponibles concernant les tuyaux de plomb installés dans l'empire romain⁴. Les analyses isotopiques montrent qu'il ne s'agit pas de plomb d'origine "naturelle"⁴ ;

1. Une seconde information nouvelle est qu'un siècle après l'installation de ce réseau de distribution en plomb, le taux de plomb a nettement diminué dans le sédiment du port, traduisant une panne ou un abandon partiel du système d'alimentation et/ou d'évacuation des eaux⁴. Ce calendrier rétrospectif est cohérent avec les dates connues des guerres civiles romaines à cette époque, qui ont sans doute contribué à faire négliger l'entretien des canalisations⁴ ;
2. Le troisième apport de cette étude est qu'elle apporte des éléments de preuve que non seulement les Romains se sont probablement empoisonnés avec leur "eau du robinet" et de fontaine (qui contenait environ 100 fois plus de plomb environ que l'eau de source³) et via leurs récipients d'étain contenant du plomb⁵, mais - au vu des teneurs en plomb trouvées dans les sédiments de cette époque - il est permis de penser que le poissons, les poulpes, les mollusques, les oursins et les crustacés pêchés dans le port et à son aval aient aussi pu être contaminés par le plomb⁴ ; au détriment des écosystèmes marins locaux (et des oiseaux marins et de rivages) d'une part, et aussi au détriment de la santé des consommateurs de ces produits de la mer, qui étaient à l'époque des mets très appréciés de l'aristocratie et de la population romaine. D'autres grandes villes romaines ont probablement des problèmes similaires dont Naples⁶.

Dans les siècles qui suivent longtemps les réseaux de distribution d'eau sont du ressort du fontainier qui collabore activement avec les plombiers ouvriers spécialisés dans le travail du plomb mais aussi les pompiers, les spécialistes des pompes. Les installations sont alors essentiellement publiques (fontaines, etc.). Ce n'est qu'à partir du début XIX^e siècle qu'elles se répandent progressivement à l'intérieur des appartements. L'invention du premier WC (Water Closet), qui devient ensuite le « cabinet d'aisance avec réservoir de chasse » est à lui seul un grand pas vers la modernité, en introduisant les groupes sanitaires dans les immeubles.

Objectifs

Les objectifs de la plomberie visent à permettre une meilleure hygiène et faciliter la vie en société en permettant de rencontrer les besoins fondamentaux biologiques de l'être humain. On sait déjà que respirer, boire et évacuer les déchets est fondamental et essentiel. La grande concentration d'humains sur de petits territoires oblige à de telles mesures sanitaires.

Améliorer la salubrité des résidences, des villes par les techniques de la plomberie, la construction des services d'égouts et d'aqueducs. On peut comparer les services rendus par la plomberie à ceux qui l'ont été par l'invention de la collecte des vidanges par monsieur Poubelle. La santé des citadins a pu s'améliorer et permettre la croissance des villes dans des conditions d'hygiène en dépit de l'augmentation de la population sur un espace restreint de territoire.

[réf. nécessaire]

Le drainage des appareils de plomberie

Pour obtenir une bonne efficacité du renvoi d'un appareil, des évents sont nécessaires pour permettre le passage de l'air. Quand nous mettons de l'huile dans le moteur d'un véhicule à partir d'une canette métallique, on perce le dessus du contenant à deux endroits opposés sur le couvercle. Le but est de permettre un écoulement régulier par l'introduction d'air dans la boite. La même procédure s'applique pour la tuyauterie afin de faciliter la vidange des appareils sans que le siphon se désamorce à la fin du cycle.

Principes en Amérique

L'installation de la plomberie est régie en Amérique du Nord par des codes d'installation strictes de type directifs et/ou de performance.

Les codes directifs obligent l'installateur à faire ceci ou cela. Le code de performance décrit le rendement minimum que l'installation doit rencontrer. Les nouveaux codes en préparation sont des codes de performance.

Pour obtenir le droit de travailler dans sa spécialité, l'artisan obtient sa carte de compétence après avoir suivi un cours plus ou moins long dépendant de la spécialité embrassée. Des stages de formation viennent compléter les études : en 2009 l'entrepreneur doit posséder sa carte de compétence pour le gaz naturel, pour la vapeur, les gicleurs, la soudure de pipeline, en fonction de sa spécialité.

Pour travailler dans le domaine institutionnel, commercial ou industriel le plombier doit savoir lire les plans, connaître les mesures de sécurité, avoir une expérience des matériaux, leur manipulation, leur installation, de leur résistance, connaitre les supports et ancrages appropriés, etc.

Distribution d'eau (courbe de Hunter)

Le D^r Roy B. Hunter du National Bureau of Standards, actuellement NIST, a développé des tables⁷ pour déterminer les charges de la demande pour les appareils de plomberie. Ces courbes basées sur la probabilité simultanée d'utilisation des appareils, a permis d'élaborer un graphique de la demande pour éviter le sous ou sur-dimensionnement de la tuyauterie. Ce graphique simple à utiliser est reconnu comme fiable par la communauté des concepteurs et ingénieurs. La courbe de Hunter a été construite à partir de l'appareil unitaire qui s'appuie sur le débit d'eau du plus petit appareil de plomberie (le robinet d'un lavabo vaut un appareil unitaire).

Il s'agit d'un outil auquel le concepteur doit ajouter son jugement, parce que cette courbe ne peut être utilisée pour un réseau municipal ou un gros édifice à logements (un édifice multi-logements). Les théâtres, arénas, lieux de rassemblement publics font partie des exceptions qui sortent de la courbe ; par exemple : quand il y a une partie d'un sport national à la télé, entre les périodes de jeu tout le monde va uriner en même temps, ce qui fausse cette courbe de demande.

Matériaux

Articles détaillés : Robinetterie, Tuyau rigide et Tuyau souple.

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Les matériaux utilisés pour la tuyauterie sont :

• l'acier inoxydable ;
• l'argile ;
• le bambou ;
• le cuivre ;
• le laiton ;
• le verre ;
• les thermoplastiques pour aqueduc : PVC, PE, PP ;
• le ciment : amiante-ciment pour aqueduc, ciment armé pour le pluvial ;
• la fonte : fonte grise centrifugée pour le sanitaire, fonte ductile pour aqueduc ;
• l'aluminium doublé de thermoplastique pour le pluvial ;
• la glaise vitrifiée pour le drainage souterrain ;
• d'autres matériaux approuvés pour une utilisation spécifique.

Parmi ces matériaux, le plombier utilise préférentiellement ceux qui relèvent de la mécanique appliquée au bâtiment, notamment ceux destinés au sanitaire. La tuyauterie pluviale (drainage, etc.)^{[à vérifier]}, au-delà d'un mètre à l'extérieur de l'édifice, relève quant à elle du génie civil.

Les raccordements entre les tuyaux peuvent être faits par :

• joints mécaniques,
• compression (pour les tuyaux de fonte, certains tuyaux de plastique et de glaise vitrifiée),
• étoupe/plomb pour les tuyaux de fonte avec cloche,
• joints taraudés ou joints filetés ou soudage pour les tuyaux d'acier,
• brasage pour les tuyaux de cuivre,
• ciment pour les tuyaux de ciment,
• fusion pour les tuyaux de plastique,
• joints toriques pour les tuyaux PER ou IPEX^[Quoi ?].

Le choix de la robinetterie est important selon le produit qui est acheminé dans la tuyauterie et en fonction de l'application. Lorsque l'utilisation de pompes s'impose, une attention particulière doit être apportée à la cavitation qui peut se produire dans certaines applications et/ou circonstances. Ainsi pour contrôler des gaz, un robinet à pointeau ou un robinet à boisseau sera utilisé plutôt qu'un robinet vanne.

Un robinet à boulet, ou robinet à bille, peut avantageusement remplacer un robinet à vanne pour les petits diamètres. Les robinets à soupape ou à jupe se prêtent mieux au contrôle du débit. Le robinet à vanne sert à arrêter le passage du fluide et non à en contrôler le débit. Une vanne papillon offrira un service semblable à la vanne pour les grands diamètres (64 mm et plus), elle peut aussi servir au contrôle du débit avec une certaine efficacité.

Les raccordements cuivre/acier sont à éviter. L'usage d'un raccord de bronze ou d'un joint diélectrique permet d'éviter la corrosion galvanique.

La tuyauterie rigide doit être supportée à intervalles tandis que la tuyauterie flexible doit être supportée sur toute sa longueur. Il est important de noter que pour les édifices en hauteur et les édifices où il y a rassemblement de nombreuses personnes, des ancrages parasismiques doivent être ajoutés comme dans les hôpitaux, arénas et les lieux publics.

Étant donné la grande diversité des matériaux, la disponibilité de ceux-ci, le travail du choix final implique aussi la responsabilité de l'entrepreneur installateur et ainsi la responsabilité de l'ingénieur. Le représentant de la compagnie qui vend ou fabrique les nouveaux matériaux sur le marché fait connaître ceux-ci à l'ingénieur et à l'entrepreneur. L'expérience vient des mauvais essais relatifs au non-respect des garanties ou de la non performance des données publiées au départ^[pas clair]. Il est aussi possible qu'une mauvaise application d'un bon produit cause le problème.

Lors de grands projets, c'est l'ingénieur en mécanique appliquée au bâtiment qui spécifie les matériaux à utiliser, prépare les plans et devis, surveille l'exécution des travaux, et/ou assume la responsabilité de l'installation et/ou partage celle-ci pour autant que toutes les règles de l'art aient été respectées par l'entrepreneur en plomberie.

Application géographique

Le travail du plombier s'arrête à un mètre du mur extérieur du bâtiment. À partir de là jusqu'à l'égout public ou à la fosse septique, c'est l'égout de bâtiment. Les travaux pour l'égout de bâtiment sont plutôt exécutés par l'entrepreneur général tout comme le terrassement, le pavage, etc.

Le terme plomberie couvre plusieurs corps de métiers. Tous visent à la mise en pratique de principes scientifiques (ingénierie) comme la thermodynamique, la gravitation, la viscosité des fluides, pour le confort et la salubrité. (les sciences biologiques et médicales sont intimement reliées à la notion de confort. - Le confort est reliée au fait que le corps humain est homéotherme ; c’est-à-dire que la température intérieure du corps doit être constante. - Le confort c'est dissiper notre surplus de chaleur à la même vitesse qu'on la fabrique.)

Les principes scientifiques sont appliqués en réfrigération (voir Sadi Carnot) (avec un gaz, de l'eau), en chauffage avec un caloporteur (l'eau, le glycol, la vapeur), en protection incendie (par des systèmes de gicleurs automatiques), les systèmes d'extinction incendie au CO₂, les systèmes de vacuum, le transport d'huile ou du gaz naturel, air comprimé, gaz médicaux, industrie chimique et pétrochimique, industrie alimentaire, etc.

La plomberie couvre aussi de nos jours le transport de l'eau pour divers usages dont plus usuellement les applications domestiques et résidentielles.

On sait que pour le traitement des eaux usées il est toujours plus facile de purifier l'eau le plus près possible de sa source polluante.

Parmi les applications nouvelles et les matériaux plus facilement utilisables, il y a le PER (PEX en anglais)

Égout de bâtiment :

• Combiné : canalise les eaux pluviales, sanitaires ou industrielles
• Sanitaire : canalise exclusivement les eaux sanitaires
• Pluvial : canalise exclusivement les eaux pluviales

Applications nouvelles

La plomberie est devenue beaucoup plus accessible aux bricoleurs dans la mesure où il n'est plus nécessaire d'avoir tout l'outillage et le savoir-faire, particulièrement pour le brasage. On trouve actuellement des composants en plastique qui s'assemblent par simple collage (CPVC chlorure de polyvinyle) ou des raccords à visser permettant le raccordement des différents accessoires (robinets, etc.) ou à une ancienne installation en cuivre. Il existe même des tuyaux souples comme le PER (Polyéthylène Réticulé haute densité) pour l'intérieur et le PE (Polyéthylène basse densité) pour l'extérieur (arrosages, fontaines, mares...).

Il reste cependant au bricoleur à savoir schématiser son installation. Dans cette lignée, il y a aussi le Duratec Système Airline qui est destiné à l'air comprimé et aux gaz. Ce tuyau d'aluminium est chemisé de plastique et est doublé à l'intérieur par du plastique. Les raccords sont dotés de joints toriques.

Notez aussi que le PER est appelé PEX dans le monde anglo saxon.

Ce système est réputé pour son application en matière de distribution de l'eau dans une résidence unifamiliale, duplex, maison préfabriquée ou roulotte, du plus elle considérée comme très économique. Un outil spécial doit être utilisé pour réaliser de bons raccordements et de bons joints. Cependant, pour les immeubles d'habitation collective de 6 logement et plus ainsi que pour les édifices publics, on recommande l'utilisation du cuivre à cause des propriétés bactériostatiques de ce métal.

Cependant pour une application à logements multiples on devrait augmenter la tuyauterie d'un diamètre à cause des joints et raccords qui ont un diamètre plus petit que la tuyauterie. Cette restriction crée une turbulence dans l'écoulement du fluide, d'où une perte de pression qui oblige à l'augmentation de diamètre de la tuyauterie. Par contre ce type de tuyau flexible permet de sauver sur les raccords et joints tel que coudes 90 ou 45 et permet ainsi d'effectuer les changements de direction par de grands rayons, ce qui facilite l'écoulement linéaire sans turbulence.

Évacuation des eaux

Pollution

Pour combattre la pollution des lacs et rivières par les eaux usées, des précautions s'imposent. Le traitement le plus économique et le plus efficace doit être fait à la source.

Économie de l'eau

Pour éviter la pollution, l'économie des eaux potables est requise. Il est aussi possible de réutiliser les eaux pluviales, en les stockant, et de les utiliser pour l'arrosage des pelouses, pour l'évacuation des cuvettes des appareils sanitaires.

Types d'eaux « souillées »⁸

Les eaux usées (eaux grises) sont évacuées des éviers, des lavabos, des douches, des baignoires et des lessiveuses. Elles sont qualifiées d'eaux grises et peuvent servir à l'arrosage de terrains, pelouses et jardins. Il y a un potentiel d'économie d'énergie en récupérant la chaleur des eaux grises pour l'appliquer au préchauffage de l'eau chaude domestique. Une étude économique au cas par cas doit être faite selon les régions pour justifier ce type de projet.

Les eaux-vannes (eaux noires) proviennent des cabinets d'aisance (WC) et urinoirs. Elles doivent être évacuées par les services d'égouts publics ou, quand les services publics sont inexistants, elles doivent passer par des fosses septiques et des champs filtrants avant d'être renvoyées dans la nature.

Les eaux usées techniques (eaux récupérées) proviennent des bâtiments de type industriel rejetant des produits toxiques dans leurs laboratoires. Ces eaux doivent être retraitées au sein de la structure industrielle avant d'être rejetées dans le réseau d'eaux usées. Après un traitement adéquat, elles peuvent cependant être réutilisées pour alimenter les urinoirs et toilettes, ou retournées dans la chaîne de l'industrie. (L'eau des tours d'eau des systèmes de réfrigération en est un bon exemple).

Les eaux pluviales et les eaux de surface sont en principe évacuées de préférence via des fossés et/ou des égouts pluviaux. Il n'est généralement pas nécessaire de traiter ces eaux dans les usines d'épuration quand on les renvoie dans la nature. Moyennant un traitement minimal, ces eaux peuvent être récupérées pour alimenter des douches, toilettes et urinoirs. Elles doivent être emmagasinées dans des réservoirs de plastique sombres à l'abri de la lumière pour empêcher la prolifération d'algues. La tuyauterie de distribution devra être aussi en plastique à cause de l'acidité : leur pH se situe entre 4 et 5, ce qui attaque le cuivre et l'acier.

Cependant dans les villes, les 15 premières minutes d'un orage génèrent des eaux noires à la suite du lavage des toitures et rues de la ville. Ces eaux devraient être traitées ; mais elles sont souvent dérivées dans nos rivières à cause des grands volumes de pluie qui dépassent la capacité maximale que les systèmes d'épuration peuvent traiter.

Dans le cas des bâtiments avec de nombreux utilisateurs, une petite usine d'épuration peut être requise quand les services d'égouts sont absents (voir usine d'épuration).

En principe, il est toujours préférable et plus facile d'effectuer le retrait des substances polluantes le plus près possible de la source. Par exemple, quand on utilise des produits radioactifs dans un hôpital, si ce produit est rejeté à l'égout sans être retiré, il va polluer les boues de l'usine d'épuration. Une fois contaminées, celles-ci deviennent inutilisables. Le même raisonnement s'applique aux médicaments, aux produits chimiques, aux pesticides et à certains produits domestiques non biodégradables, tel le phosphate.

Plomberie, eau potable et société

En 2010, grâce aux efforts du World Plumbing Council⁹, le 11 mars est devenu la journée mondiale de la plomberie¹⁰. Cette journée a pour but de faire mieux connaître l'importance de la plomberie dans la question de l'accès à l'eau potable.

Toitures

Eugène Viollet-le-Duc appelle plomberie les « Ouvrages en plomb battu ou fondu, destinés à couvrir les édifices, à conduire les eaux, à revêtir des charpentes exposées à l’air. »¹¹ Il désigne ainsi également les ouvrages de décoration, tels les crêtes et les épis, qui chapeautent le sommet des toits en pente et souvent réalisés en plomb.

Notes et références

• Dalley S (1993). Ancient Mesopotamian gardens and the identification of the hanging gardens of Babylon resolved [archive]. Garden History, 1-13.
• Histoires de cuivre [archive] ; Enseigner le cuivre, copperalliance
• Hugo Delile, Janne Blichert-Toft, Jean-Philippe Goirand, Simon Keay & Francis Albarède (2014) Lead in ancient Rome’s city waters | Edited by Thure E. Cerling, University of Utah, Salt Lake City, UT | résumé [archive]
• Hugo Delile, Duncan Keenan-Jones, Janne Blichert-Toft, Jean-Philippe Goiran, Florent Arnaud-Godet & Francis Albarède (2017) |Rome’s urban history inferred from Pb-contaminated waters trapped in its ancient harbor basins| Edited by Jeremy A. Sabloff, Santa Fe Institute, Santa Fe, NM, (reçu pour revue par les pairs le 17 avril 2017)|résumé [archive]
• Sumner T (2014) ScienceShot : Did Lead Poisoning Bring Down Ancient Rome ? [archive] ; 21 avril 2014
• Hugo Delile et al. (2016), A lead isotope perspective on urban development in ancient Naples| Proc Natl Acad Sci USA
• Rapport BMS 65: Method of Estimating Loads in Plumbing Systems a été publié par le National Bureau of Standards [archive]
• La réglementation "eaux potables" dans le bâtiment - mars 2011 [archive]
• (en) « Home - World Plumbing Council » [archive], sur World Plumbing Council (consulté le 2 octobre 2020).
• http://www.ciph.com/Governments_and_Other_Partners/News/Press_Release.php?id=780 [archive]

11. « Dictionnaire raisonné de l’architecture française du XIe au XVIe siècle/Plomberie - Wikisource » [archive], sur fr.wikisource.org (consulté le 4 mai 2021)

Voir aussi

Articles connexes

Sur les autres projets Wikimedia :

• Plomberie, sur le Wiktionnaire

• Robinetterie
• Robinet
• Raccord (robinetterie)
• Tuyau souple
• Mécanique des fluides
• American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers

Liens externes

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  • Bibliothèque nationale tchèque

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Soudage

 

 

 

 

Des soudeuses de la compagnie Ingalls à Pascagoula, dans le Mississippi aux États-Unis^{Note 1}.

 

Soudeur ivoirien soudant un marteau à Abidjan, Côte d'Ivoire.

La soudure est un procédé d'assemblage permanent. Il a pour objet d'assurer la continuité de la matière à assembler. Dans le cas des métaux, cette continuité est réalisée par fusion à l'échelle de l'édifice atomique. En dehors du cas idéal où les forces inter-atomiques et la diffusion assurent lentement le soudage des pièces métalliques mises entièrement en contact suivant des surfaces parfaitement compatibles et exemptes de toute pollution, il est nécessaire de faire intervenir une énergie d'activation pour réaliser rapidement la continuité recherchée.

L'opération peut être appliquée aux métaux ainsi qu'aux matières thermoplastiques (voir soudure de plastiques) et au bois (voir soudure du bois). La soudure permet d'obtenir une continuité de la nature des matériaux assemblés : matériau métallique, matière plastique, etc. De ce fait, les techniques d'assemblage mécaniques (rivetage, boulonnage, agrafage…) ou par adhésion (collage), ainsi que les techniques de brasage^{Note 2} ne répondent pas à la définition du soudure.

Histoire du soudage

L'histoire du soudage est liée à l'histoire de la métallurgie.

Origines de la métallurgie

 

Mines et production de métaux dans le Moyen-Orient dans l'Antiquité.

Les sept métaux connus dans l'antiquité sont l'or (utilisé depuis -6000), le cuivre (-4200), l'argent (-4000), le plomb (-3500), l'étain (-1750), le fer (-1500) et le mercure (-750).

Les métaux ont déjà été trouvés et utilisés à l'état natif ou provenant d'une météorite de fer donnant le fer météorique connu en -6000. L'histoire de la métallurgie est liée à la mise au point des traitements techniques nécessaires pour en faire un matériau utilisable : le chauffage à une température suffisante et le forgeage.

Comme l'indique Bertrand Gille dans l'Histoire des Techniques, si l'utilisation des métaux natifs est relativement simple à expliquer, il en est autrement pour la réduction des minerais car elle suppose la mise en œuvre de plusieurs savoirs :

• savoir qu'on peut tirer un métal d'un minerai,
• savoir traiter le minerai en mettant en place différentes méthodes :
  • concassage,
  • grillage préalable du minerai, et parfois l'additionner de fondant,
  • inventer le charbon de bois,
• savoir que la température est le vecteur essentiel pour extraire le métal du minerai, donc maîtriser la construction des fours.

L'ensemble de ces techniques nécessaires rend l'histoire des techniques à ses origines impossible. L'hypothèse qu'émet Bertrand Gille est le hasard d'une découverte dans un four de potier construit avec des pierres comprenant des minerais riches en métaux et de la chaux ou du plâtre intervenant comme réducteurs permettant d'obtenir une température suffisante.

La mise en place de la métallurgie suppose une organisation sociale particulière. Si la céramique ne suppose qu'une activité familiale, la métallurgie suppose la mise en place d'une industrie avec de nombreuses personnes, des spécialistes et un marché ouvert. On peut aussi constater que, dans les premiers temps, les pays producteurs de minerais ne sont pas les pays consommateurs de métaux. On s'empare alors du métal par échange ou par la guerre.

L'usage du feu comme agent de transformation pour obtenir un métal des minerais fait que la métallurgie apparaît peu après la céramique. Dans la Méditerranée orientale on connaît le charbon de bois et le four permettant d'obtenir une température élevée. Les recherches archéologiques ont montré que le cuivre est connu à Çatal Höyük vers -6600 et -6300. Cette période commence un premier âge des métaux appelé chalcolithique précédant l'âge du bronze.

La datation des différents âges des métaux dépend de la diffusion des métaux dans les différentes zones géographiques partagés entre :

• âge du cuivre,
• âge du bronze,
• âge du fer.

• 

  Aire de diffusion de l'utilisation du cuivre natif au Chalcolithique
• 

  Aire de diffusion de la métallurgie à l'âge de bronze

Histoire du soudage

 

Petit chien à bélière.

L’origine du soudage remonte aux âges des métaux :

• à l’Âge du bronze on soudait à la poche^{[Quoi ?][réf. nécessaire]},
• à l’Âge du fer on soudait à la forge^{[réf. souhaitée]}.

L'exemple le plus ancien de soudage est la jonction entre l'anneau de suspension et le pendentif du Petit chien à bélière conservé au musée du Louvre (Uruk, 3300-3100 av. J.-C.).

Un autre exemple est constitué par de petites boîtes circulaires en or datant de l'Âge du bronze et assemblées par chauffage et martelage d'un joint constitué de deux surfaces se recouvrant. Il a été estimé que ces boîtes ont été fabriquées il y a plus de 2000 ans^{[réf. souhaitée]}.

Pendant l'Âge du bronze, les Égyptiens et les peuples de l'est méditerranéen ont appris à assembler par soudage des pièces en fer. Plusieurs outils datant approximativement de 3 000 ans ont été retrouvés^{[réf. souhaitée]}.

L'ancien historien grec Hérodote déclare dans Histoires (I,25) du V^e siècle av. J.-C. que Glaucos de Chios le seul homme justement qui ait trouvé l'art de souder le fer (on lui attribuait aussi la pratique de la trempe du fer). Le soudage a été utilisé dans la construction du Pilier de fer de Delhi, érigé à Delhi, à l'époque de Chandragupta II, et pesant 5,4 tonnes.

Des progrès du soudage à la forge par martelage sont rapportés au Moyen Âge, où les chaudronniers et les forgerons pilonnent le métal chauffé jusqu'à ce que la liaison ait lieu. En 1540, Vannoccio Biringuccio publie De la Pirotechnia, qui comprend des descriptions de l'opération de forgeage. Les artisans de la Renaissance ont amélioré le processus, et l'industrie a continué à croître au cours des siècles suivants.

En 1800, Sir Humphry Davy a découvert l'arc électrique à impulsions courtes et a présenté ses résultats en 1801. En 1802, le scientifique russe Vasily Petrov (en) a créé l'arc électrique continu, et a ensuite publié Nouvelles expériences Galvaniques-voltaïques en 1803, dans lequel il décrit des expériences réalisées en 1802. Le plus important dans cette publication, c'est la description d'une décharge d'arc stable et l'indication de son utilisation possible pour de nombreuses applications, dont la fusion de métaux. En 1808, Davy, qui ignorait le travail de Petrov, découvre lui aussi l'arc électrique continu. En 1881-82, les inventeurs Nikolai Benardos (en), russe, et Stanisław Olszewski (en), polonais, ont créé la première méthode de soudage à l'arc électrique, connu sous le nom d'arc de carbone de soudage (CAW) en utilisant des électrodes de carbone. Les progrès de la soudure à l'arc ont continué avec l'invention des électrodes métalliques à la fin des années 1800 par un Russe, Nikolai Slavyanov (en) (1888), et un Américain, Charles L. Coffin (en) (1890). Vers 1900, A. P. Strohmenger a créé une électrode métallique revêtue en Grande-Bretagne, qui a donné un arc plus stable. En 1905, le scientifique russe Vladimir Mitkevich a proposé d'utiliser un arc électrique triphasé pour le soudage. En 1919, le courant alternatif de soudage a été inventé par C. J. Holslag , mais ne s'est pas développé avant la décennie suivante.

Le soudage par résistance a également été mis au point au cours des dernières décennies du XIX^e siècle, avec les premiers brevets de Elihu Thomson, en 1885, qui a produit de nouvelles avancées au cours des 15 années suivantes. La soudure aluminothermique (TW) a été inventée en 1893, et à cette époque un autre processus, le soudage oxycoupage, s'est diffusé.

L'acétylène a été découvert en 1836 par Edmund Davy, mais il n'a pas été utilisé en soudage avant 1900, quand un chalumeau pratique a été développé. Dans un premier temps, le soudage oxyacétylénique a été l'un des procédés de soudage les plus populaires en raison de son coût et de sa facilité d'utilisation. Au cours du XX^e siècle il a régressé pour les applications industrielles. Il a été en grande partie remplacé par le soudage à l'arc, avec des électrodes revêtues qui stabilisent l'arc et protègent le matériau de base des impuretés.

 

Pont de Maurzyce.

La Première Guerre mondiale a provoqué une hausse importante de l'utilisation des procédés de soudage, avec les différentes puissances militaires qui tentent de déterminer parmi les nouveaux procédés de soudage celui qui serait le plus efficace. Le plus utilisé a été le soudage à l'arc britannique, qui a servi à la construction d'un navire, le Fullagar avec une coque entièrement soudée. Le soudage à l'arc a été d'abord appliqué aux avions pendant la guerre et, par exemple, dans certains fuselages d'avions allemands qui ont été construits en utilisant ce processus. Il faut également noter le premier pont routier soudé dans le monde, le pont de Maurzyce conçu par Stefan Bryła de l'École polytechnique de Lwów en 1927, et construit à travers la rivière Słudwia près de Łowicz, en Pologne en 1928.

Durant les années 1920, des progrès importants ont été faits dans la technologie de soudage, y compris l'introduction de soudage automatique en 1920, dans lequel le fil d'électrode a été alimenté en continu. Le gaz de protection est devenu un sujet recevant beaucoup d'attention, que les scientifiques ont mis au point pour protéger les soudures des effets de l'oxygène et l' azote de l'atmosphère. La porosité et la fragilité étaient les principaux problèmes dus au soudage et des solutions qui ont été développées comme l'utilisation de l'hydrogène, l'argon et l'hélium comme atmosphères de soudage. Au cours de la décennie suivante, de nouvelles avancées sont permises pour le soudage des métaux réactifs comme l'aluminium et le magnésium. Les développements du soudage automatique, du soudage avec courant alternatif, et sous flux ont permis une expansion du soudage à l'arc au cours des années 1930, puis au cours de la Seconde Guerre mondiale. En 1930, le premier navire marchand entièrement soudé, M/S Carolinian, a été lancé.

Au milieu du XX^e siècle, de nombreuses nouvelles méthodes de soudage ont été inventés. La mise au point du soudage de goujons date de 1930, et s'est développé dans la construction navale et la construction. Le soudage à l'arc a été inventé la même année. En 1932, un Russe, Konstantin Khrenov (en), a mis au point le soudage à l'arc sous l'eau. Le soudage à l'arc sous gaz inerte de tungstène, après des décennies de développement, a finalement été perfectionné en 1941, et le soudage à l'arc métallique sous gaz a été mis au point en 1948, permettant le soudage rapide des matériaux non ferreux mais nécessitant des gaz de protection coûteux. Le soudage à l'arc métallique protégé a été développé au cours des années 1950, en utilisant une électrode consommable enrobée, et il est rapidement devenu le processus le plus populaire de soudage à l'arc métallique. En 1957, le processus de soudage à l'arc fourré a débuté, dans lequel l'électrode de fil auto-blindé peut être utilisée avec un équipement automatique, ce qui entraîne des vitesses beaucoup plus élevées de soudage, et cette même année, le soudage à l'arc de plasma a été inventé. Le soudage vertical sous laitier ou Electro Slag Welding (ESW) apparaît en 1958, et il a été suivi par son cousin, le soudage électrogaz, en 1961. En 1953, le scientifique soviétique N. F. Kazakov a proposé la liaison par diffusion méthode (DFW).

Un autre développement récent du soudage est la percée du soudage par faisceau d'électrons en 1958, qui rend possible un soudage profond et étroit grâce à la source de chaleur concentrée. À la suite de l'invention du laser en 1960, le soudage par faisceau laser a débuté plusieurs décennies plus tard, et a démontré être particulièrement utile à grande vitesse dans le soudage automatisé. Le soudage par impulsion magnétique (MPW) est utilisé industriellement depuis 1967. Le soudage par friction malaxage a été inventé en 1991 par Wayne Thomas au Welding Institute (TWI, Royaume-Uni) et a trouvé des applications de haute qualité partout dans le monde. Ces quatre nouveaux processus continuent d'être très coûteux en raison du coût élevé de l'équipement nécessaire, et cela a limité leurs applications.

Procédés de soudage de pièces métalliques

Soudage oxyacétylénique

Article détaillé : Chalumeau (outil).

(procédé 311 selon l'ISO 4063)

L'énergie thermique, générée par l'oxycombustion d'un mélange gazeux combustible et comburant, focalisée à la sortie de la buse du chalumeau, est utilisée pour faire fondre les bords à souder. Lorsqu'un métal d'apport est nécessaire, celui-ci se présente sous la forme d'une baguette métallique du diamètre approprié tenue à la main et apportée de proche en proche dans le bain de fusion. La baguette de brasage pour effectuer la soudure doit contenir une quantité minimum des deux alliages à souder pour que celui-ci se fasse avec succès¹.

Soudage aluminothermique

Article détaillé : Aluminothermie.

(procédé 71 selon l'ISO 4063)

Utilisé pour la réparation de pièces massives telles que les rails de chemin de fer, c'est une méthode de soudage chimique : le joint à réaliser est emprisonné dans une forme, que l'on remplit d'un mélange pulvérulent à base d'aluminium et d'oxyde de fer. Les pièces à souder sont chauffées au rouge et le mélange est ensuite enflammé ; la réduction de l'oxyde de fer par l'aluminium provoque la fusion et l'alumine produite est expulsée vers le haut par décantation.

Soudage électrique par résistance

(ou par points, ou à la molette, ou PSE, ou PSR procédé 2 selon l'ISO 4063)

Article détaillé : Soudage par résistance.

Le soudage est réalisé par la combinaison d'une forte intensité électrique et d'une pression ponctuelle. Ce procédé ne nécessite pas d'apport extérieur. L'intensité électrique chauffe la matière jusqu'à la fusion. La pression maintient le contact entre l'électrode et l'assemblage. Pour souder, une pince plaque l'assemblage avec des embouts, ou des électrodes en cuivre, matière bonne conductrice de l'électricité et de la chaleur, ce qui permet de moins chauffer la zone de contact avec cette pince et d'en éviter la fusion, qui se trouve limitée à la zone de contact entre les deux feuilles à souder. Cette technique est donc dépendante de la résistivité (résistance électrique) des matières, de l'épaisseur totale de l'assemblage et du diamètre des électrodes. Ce procédé est majoritairement utilisé dans l'assemblage de tôle d'acier de faible épaisseur (< 6 mm). Cette technique bénéficie d'un savoir-faire très important et d'une productivité incomparable (dans le domaine d'application). Pour exemple, une caisse automobile est assemblée à plus de 80 % par des points soudés.

Il peut s'agir également d'un soudage par bossages², sur des pièces ayant subi au préalable un emboutissement.

Soudage à l'arc électrique avec électrodes enrobées

 

Générateur de courant de soudage

Article détaillé : Soudage à l’arc à l’électrode enrobée.

(MMA : Manual Metal Arc, ou SMAW : Shielded Metal Arc Welding selon les normes américaines ou encore procédé 111 selon l'ISO 4063)

La chaleur nécessaire au soudage est générée par un arc électrique établi entre une électrode enrobée et la pièce à souder. Le métal fondu est protégé par un flux solide. Ce flux est appelé enrobage sur l'électrode ou laitier³ sur le cordon de soudure.

Soudage à l'arc sous flux

Aussi appelé « arc submergé » : le procédé SAW (Submerged Arc Welding) consiste à effectuer un joint de soudure sur de l'acier à l'aide d'un arc électrique qui est submergé de flux en poudre. Ce procédé de soudage est effectué à l'aide d'un robot, ce qui lui apporte une grande régularité. Deux robots de ce type positionnés l'un en face de l'autre (joint en « T ») peuvent effectuer une soudure pleine pénétration d'un acier de forte épaisseur sur de longues distances (plusieurs mètres). Ce procédé est surtout utilisé pour la fabrication de pièces en série.

Soudage à l'arc avec électrodes non fusibles

 

Soudage à l'arc avec électrode fusible sous flux gazeux

(Soudage TIG : Tungsten Inert Gas, GTAW : Gas Tungsten Arc Welding selon les normes américaines ou encore procédé 141 selon l'ISO 4063)

Un arc électrique est établi entre l'extrémité d'une électrode réfractaire en tungstène (qui peut être en tungstène pur, thorié 1 % et 2 % ou en Zirconium mais celui-ci exclusivement pour le soudage de l'aluminium) et la pièce à souder, sous la protection d'un gaz inerte (argon, hélium ou mélange argon-hélium). Le métal d'apport est ajouté si nécessaire sous forme d'une baguette ou d'un feuillard placé dans le bain de fusion et ne doit pas traverser l'arc électrique ni venir en contact avec la pointe de l'électrode. Ce procédé peut s'automatiser voire se robotiser dans le cas fréquent du soudage TIG orbital.

Soudage à l'arc avec fil électrodes fusibles ou soudage semi-automatique

 

Éclaté d'une torche de soudage MAG / GMAW.
(1) Tête de torche de soudage
(2) Isolant électrique (pièce en blanc) et embout de vissage du tube contact (pièce en jaune)
(3) Diffuseur de gaz(argon ou hélium)
(4) Embout du tube contact-type
(5) Buse métallique

(soudage MIG-MAG : Metal Inert Gas-Metal Active Gas, GMAW Gas Metal Arc Welding selon les normes américaines ou encore procédé 131 (MIG) ou 135 (MAG) selon l'ISO 4063).

Un arc électrique est établi entre l'extrémité d'une électrode consommable et la pièce à assembler, sous la protection d'un mélange gazeux dont la nature dépend du type de soudure réalisée. L'électrode, amenée automatiquement de façon continue depuis un dévidoir, se présente sous la forme d'un fil massif ou fourré.

Soudage orbital

Le soudage orbital est un procédé de soudage spécial pendant lequel la torche de soudage tourne sans interruption à au moins 360° autour d’une pièce fixe (composant cylindrique, tel qu’un tube).

Soudage laser

(LBW : Laser Beam Welding)

L'énergie est apportée sous forme d'un faisceau laser. Les sources laser peuvent être de type CO₂, Nd:YAG ou LED.

Principe du soudage laser

Un système optique concentre l'énergie du faisceau laser, (1 × 10⁵ W/cm² à 1 × 10⁶ W/cm²) et génère un capillaire rempli de vapeurs métalliques dont les parois sont tapissées de métal liquide en fusion. Le bain de fusion ainsi créé est déplacé et le métal liquide se resolidifie après le passage du faisceau assurant la continuité métallurgique entre les pièces.

Plusieurs études sont en cours sur ce procédé, notamment au Centre des technologies de l'aluminium⁴ du CNRC (Canada).

Soudage plasma

(PAW : Plasma Arc Welding)

Considéré comme une évolution du soudage TIG, il s'en distingue par le fait que l'arc est contraint mécaniquement (constriction mécanique) ou pneumatiquement (constriction pneumatique), générant ainsi une densité d'énergie supérieure. L'arc peut jaillir entre la tuyère et l'électrode (arc non-transféré) ou entre la pièce et l'électrode (arc transféré) voire être semi-transféré. Le soudage plasma peut être réalisé sans chanfrein sur un assemblage en bout à bout d'un dixième de mm jusqu'à des épaisseurs de 8 mm. Dans ce cas, il nécessite très peu de métal d'apport. Il est utilisé quasi exclusivement en mode automatisé (robot) et les vitesses de soudage sont élevées (dizaines de cm par seconde). Cette méthode permet de souder à des températures atteignant les 10 000 °C.

Il permet de souder les aciers « noirs », les aciers inoxydables et l'aluminium⁵.

Soudage par faisceau d'électrons

Article détaillé : Soudage par faisceau d'électrons.

(EBW : Electron Beam Welding)

Utilise l'énergie cinétique des électrons projetés dans une enceinte sous vide et focalisés sur la pièce à souder pour créer une zone fondue.

Soudage par friction

Ce type de soudage est obtenu par l'échauffement de deux pièces pressées et en mouvement l'une par rapport à l'autre. Le mouvement relatif entraine un échauffement de l'interface jusqu'à plastification locale du matériau, puis soudage par diffusion atomique. La qualité de la liaison ainsi obtenue est supérieure à celle des matériaux utilisés. Il n'y a pas de métal d'apport. On peut souder des matériaux différents.

On distingue deux familles de soudage par friction :

• Le soudage linéaire (LFW, Linear Friction Welding), obtenu par un mouvement d'aller/retour linéaire. Une variante, appelée friction orbitale, permet la génération d'un mouvement ovoïde de la pièce en lieu et place du mouvement linéaire.
• Le soudage rotatif, obtenu par rotation relative des deux pièces (méthode utilisée pour souder les deux parties d'une soupape d'un moteur thermique).

Ce dernier type se compose de deux familles :

• Le soudage à friction pilotée, pour lequel le couple du moteur d'entraînement est transmis directement à la pièce en rotation.
• Le soudage à friction inertielle, qui utilise un volant d'inertie pour fournir le couple de frottement.

Soudage par friction malaxage ou soudage thixotropique

Article détaillé : Soudage par friction malaxage.

Le « friction stir welding » (FSW) est le procédé de soudage le plus récent de tous. Il a été inventé par Wayne Thomas et breveté par le TWI en 1991. Les outils utilisés pour le soudage FSW de l'acier doivent être très durs et très résistants, ce qui concentre aujourd'hui les applications du FSW surtout pour le soudage des alliages d'aluminium, magnésium, plomb et cuivre. Dans le cas du soudage de l'aluminium, les outils sont en acier trempé. Le FSW permet de souder des alliages d'aluminium qui sont difficiles voire impossibles à souder avec les autres techniques comme les séries 2000 ou 7000 parce que la température n'atteint pas la fusion du matériau.

Comme la soudure est réalisée à l'état solide du matériau à assembler, des forces importantes sont générées sur l'outil. Cela nécessite l'utilisation de machines spécifiques de type portique. Pour baisser le coût d'investissement, des robots industriels peuvent être mis en œuvre pour des épaisseurs à souder inférieures à 8 mm. Pour de plus fines épaisseurs, des essais sont réalisés sur des commandes numériques de type fraiseuse.

Ses applications principales se retrouvent dans la fabrication de trains (le TGV par exemple), de pièces automobiles, de structures de bateaux, de composants pour l'aviation ou l'espace. L'Eclipse est un avion d'affaire américain où les rivets ont été systématiquement remplacés par des soudures FSW.

Plusieurs études sont en cours sur ce procédé :

• à l'Institut Maupertuis en Bretagne (France) pour le FSW robotisé ;
• à l'Institut de Soudure en Lorraine (France) ;
• à l'Université du Québec à Chicoutimi (UQAC) (Canada) ;
• au Centre des technologies de l'aluminium du CNRC situé à l'Université du Québec à Chicoutimi (UQAC) (Canada)⁴ ;
• à TWI à Abington et à Sheffield en Grande-Bretagne;
• au Centre d'Étude Wallon de l'Assemblage et du Contrôle (Belgique).

Soudage hybride

Le soudage hybride est la combinaison des deux procédés, plusieurs d'entre elles ont été étudiées dont :

• LASER + TIG (Tungsten Inert Gaz)
• LASER + Plasma
• LASER + GMAW (Gaz Metal Arc Welding) plus communément connu sous le nom de soudage MIG/MAG.

Le fait de combiner les procédés permet une certaine synergie. Les avantages des procédés sont gardés, leurs inconvénients sont éliminés tout en augmentant de façon considérable la productivité. Certains de ces procédés permettent de réaliser des cordons de soudure en une passe, à vitesse élevée (de l'ordre du mètre par minute) sur des tôles/plaques d'acier et autres matériaux d'épaisseurs importantes. Les procédés hybrides, en particulier LASER + GMAW, sont encore au stade de développement. Malgré de nombreuses études et publications scientifiques assez prometteuses, leur utilisation à l'échelle industrielle est encore marginale. Projets de recherche collective concernant le soudage hybride :

• HYPROSOUD (2007-2011, dont la base de données d'essais est disponible en ligne)
• HYLAS (2006-?)

Soudage électrogaz

Se rapproche de la fonderie.

Le soudage électro-gaz est un développement du soudage sous laitier électro-conducteur auquel il ressemble quant à sa conception et son utilisation. Au lieu de fondre dans un laitier, l'électrode fond dans un arc entouré d'un gaz de protection, comme en soudage MIG / MAG. Cette méthode est utilisée pour des tôles de 12 à 100 mm ; un balayage est utilisé pour des épaisseurs supérieures. Le joint est normalement préparé en « I », avec un espace. On utilise aussi des préparations en « V ». En réalisation de joints verticaux, sur de gros réservoirs par exemple, des économies importantes sont faisables, comparativement au soudage MIG / MAG

Soudage par diffusion

Consiste à se servir du phénomène de diffusion des atomes pour créer une liaison.

Il est très utilisé pour effectuer des pièces creuses renforcées à partir de plusieurs tôles en titane. Dans ce cas, on tire au vide à l'inter-tôles et on presse avec une pression de gaz argon par l'extérieur. Cette opération est réalisée à 920 °C.

Soudage par explosion

Cette technique découverte fortuitement en 1957 lors d'essais de formage par explosion, est essentiellement employée pour assembler des métaux de nature différente, par exemple de l'aluminium sur de l'acier. Généralement, il s'agit de profilés pré-soudés qui permettent ces assemblages (ex : superstructures en aluminium sur un bateau à coque en acier dans le but d'abaisser le centre de gravité).

Les métaux à assembler sont superposés selon un certain angle et recouverts d'une couche uniforme d'explosif, la combustion rapide (détonation) de celui-ci provoque une fusion en coin qui se propage sur toute la surface mêlant les deux métaux. Ce type de soudure n'est pas sujet par la suite à la corrosion galvanique. Les résultats présentent à l'interface des propriétés particulières.

Soudage par impulsion magnétique

Le soudage par impulsion magnétique est une technique encore peu connue. Cet assemblage se réalise (presque) à froid et résulte d’une force magnéto-mécanique appliquée à l’une des pièces à souder qui en quelque sorte s’encastre violemment et mécaniquement dans l’autre pièce à souder maintenue fixe. Cette technique permet de souder des matériaux conducteurs qui ont des points de fusion éloignés (par ex.: aluminium-acier). Il est également possible de faire du formage et étampage de pièces.

Soudage par ultrasons

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Article détaillé : Soudage (théorie).

Soudage « à l'eau déminéralisée »

Il s'agit d'une alternative aux postes à souder à l'acétylène. Depuis 2013, les soudeurs peuvent se passer de bouteille de gaz. Quelques décilitres d'eau permettent de produire par électrolyse de l'eau de l'hydrogène et de l'oxygène purs ⁶

Problèmes liés à la soudabilité

Les problèmes liés à la soudabilité peuvent être regroupés en trois familles :

• Les problèmes dits de soudabilité opératoire, qui concernent la mise en œuvre du soudage comme la validation^{Note 3} du mode opératoire de soudage par exemple ;
• La soudabilité globale, qui est liée à la tenue en service, par exemple les dilatations et contraintes, des équipements soudés ; et
• La soudabilité métallurgique, qui consiste à produire les propriétés métallurgiques et/ou mécaniques du joint soudé compatibles avec les exigences de la conception, comme dans le cas du soudage de l'acier à 9 % Ni qui à ce jour (2015) ne peut être assemblé par soudage qu'avec un métal d'apport de nature différente et de propriétés mécaniques inférieures.

Métallurgie du soudage

L'opération de soudage occasionne de par son apport énergétique et parfois par l'apport de métal des perturbations métallurgiques au niveau du joint soudé. Ces modifications vont affecter les microstructures de la zone fondue et des zones affectées thermiquement.

Par exemple, dans le cas du soudage des aciers, le joint soudé peut être soumis à divers problèmes qui ont pour origine ces perturbations⁷ :

• La sensibilité à la fragilisation à froid dont l'origine est liée à la structure atomique du métal, la diffusion de l'hydrogène protonique, la composition chimique et les phases métallurgiques en présence ainsi que le taux de contraintes mécaniques ;
• La sensibilité à fragilisation à chaud qui est liée à la teneur en impuretés à bas points de fusion comme le plomb, l'étain, l'arsenic, l'antimoine, le phosphore, les contraintes générées par les dilatations et le retrait pendant l'élaboration du joint soudé générant des problèmes de liquation ;
• La sensibilité à la corrosion essentiellement due à la création de composés chimiques pendant l'élaboration du joint soudé comme l'appauvrissement en chrome des aciers inoxydables par la formation de carbures du genre Cr₂₃C₆ au sein de la matrice.

Ces problématiques concernent aussi bien la zone fondue (qui est passée à l'état liquide au cours de l'opération de soudage) que la zone affectée thermiquement. La zone affectée thermiquement appelée ZAT est le siège de modifications métallurgiques du métal de base qui peuvent induire des fragilités, des baisses de résistance mécanique, des manques de ductilité… Ces modifications dépendent du matériau soudé, du procédé utilisé, du mode opératoire suivi…

Exemples :

• Dans les aciers C-Mn et les aciers faiblement alliés, la ZAT est le siège d'une augmentation des propriétés mécaniques (Re, Rm) et de chute de ductilité.
• Dans les aciers thermomécaniques à très haute limite élastique Re > 690 MPa, on peut trouver dans certaines parties de la ZAT un phénomène d'adoucissement qui efface les effets du laminage thermomécanique et qui diminue la limite élastique et la limite à la rupture.
• Un alliage d'aluminium de la série 5000 soudé bout à bout présente toujours une baisse de propriétés mécaniques en ZAT.
• Un acier inoxydable austénitique du type 304 L soudé présente souvent une diminution de sa tenue à la corrosion au niveau de la soudure.
• Les alliages de titane sont très sensibles aux phénomènes d'oxydation pendant l'opération de soudage, qui peut faire chuter de manière drastique les propriétés mécaniques du joint soudé.

Tenue mécanique d'un joint soudé

Les modifications métallurgiques influent sur la tenue mécanique du joint soudé. Aussi faut-il s'assurer d'obtenir une tenue mécanique suffisante, et tenir compte des soudures dans le calcul et le dimensionnement des pièces.

L'opération de soudage engendre de plus la création de contraintes résiduelles dues au retrait créé par l'opération de soudage sur les pièces. La tenue à la fatigue des assemblages soudés est une problématique fondamentale dans la conception des appareils soudés. Les défauts géométriques des cordons de soudures jouent un grand rôle dans la tenue à la fatigue des assemblages soudés.

Défauts de soudure

Fragilité produite par la ségrégation

Le soudage implique généralement de chauffer localement le métal, il s'agit d'un traitement thermique local. Il y a donc une modification locale de la microstructure et de l’état métallurgique de la zone du métal affectée par le chauffage (ZAT : zone affectée thermiquement). En effet, le cycle de température inhérent au soudage perturbe les conditions d'équilibres et les propriétés telles qu'elles existaient à la livraison du matériau.

Le chauffage active un certain nombre de mécanismes, dont notamment la diffusion des atomes. Il se produit donc un phénomène appelé « ségrégation » : le métal n'étant pas pur, les atomes étrangers (impuretés, éléments d'alliage) migrent vers les joints de grain.

Ceci peut entraîner une fragilisation des joints de grain, et ainsi faciliter la rupture fragile intergranulaire. Pour éviter ce problème, on effectue parfois un recuit de mise en solution, voire selon les cas, une hypertrempe de la pièce (cas de certains aciers inoxydables).

Corrosion au cordon de soudure

La soudure est la juxtaposition de deux métaux différents. On peut alors avoir un phénomène de corrosion galvanique. Ce défaut peut se présenter dans le cas du soudage hétérogène d'un assemblage mal conçu, sous réserve de la présence d'un électrolyte.

De plus, on peut également voir apparaître un phénomène de corrosion interfaciale, comme cela peut être rencontré lors de la ségrégation du bore aux joints de grains dans les bases nickel, ou lors de la ségrégation du carbone aux joints de grains dans les aciers inoxydables.

Porosités

Il s'agit de défauts sphériques creux qui peuvent être ou non débouchant. Elles sont causées par les courants d'air, le manque de gaz, l'obstruction de la buse, un mauvais angle de soudage, de l'eau ou des impuretés dans le joint à souder…

Soufflures

Ce terme désigne un groupe de porosités non débouchantes. Quand elles sont allongées, on parle de soufflures vermiculaires. Si elles sont débouchantes, on parle alors de piqûres.

Inclusions

Elles désignent un composé étranger à la soudure et peuvent contenir du tungstène (Cas du Soudage TIG) ou du laitier (Soudage à l'électrode enrobée ou "baguette") ou encore des oxydes.

Retassures

C'est le nom donné à l'espace vide créé au sein du métal fondu lors de la solidification (le volume liquide génère un plus petit volume solide), ce défaut peut être typique du procédé de soudage par résistance.

Criques de solidification

Même défaut que les retassures sauf que le défaut est non apparent, à part dans le cas de l'artéritique^{[incompréhensible]}. La crique de solidification est un défaut de fonderie.

Excès de pénétration

Métal débordant du côté envers du cordon.

Collage ou manque de pénétration

Le métal de base n'est pas fondu, ce qui diminue la section efficace de la soudure. On distingue le collage noir où l'interface entre le métal de base et la soudure est vide (par contrôle radiographique apparaît une tache sombre sur les clichés) et le collage blanc, où l'interface est cette fois-ci comblée par des oxydes fondus (cette variété est indécelable par contrôle radio).

Pour limiter le risque de collage dans certaines configurations, il est possible d'utiliser la technique du « beurrage » qui consiste à intercaler un apport de métal compatible avec les deux parties à souder.

Ce défaut de soudage peut intervenir notamment lorsque les pièces à souder ne sont pas maintenues à la bonne température. C'est le cas par exemple lorsqu'on cherche à souder une pièce d'apport (selle, renfort, etc.) sur une canalisation dans laquelle circule un fluide froid.

Fissuration

On distingue :

• La fissuration à froid causée par la présence combinée de contraintes mécaniques, d'hydrogène protonique et d'une phase fragile,
• La fissuration à chaud (ou plus exactement liquation) créée par la ségrégation dans le joint d'un eutectique à bas point de fusion par exemple et,
• Arrachement lamellaire (inclusions allongées dans le même sens que le sens de laminage de la tôle) au sein du métal (défaut rare qui n'existe presque plus chez les acieristes qui fabriquent des aciers propres exempt d'inclusion genre « MnS »),
• En ce qui concerne les aciers au chrome ou les aciers inoxydables, la formation de carbures de chrome Cr₂₃C₆ qui précipitent au niveau des joints de grains rendant ainsi les zones appauvries en chrome propice au développement d'une corrosion intergranulaire (le chrome pompé par le carbone n'assure plus son rôle de résistance à la corrosion).

Morsures ou défournis

Défaut où le métal de base est « creusé » sur une partie du cordon.

Caniveaux

Un caniveau est une morsure de grande taille proportionnellement à la grandeur du métal de base due à une trop grande chaleur du métal d'apport par rapport à l'épaisseur ou la densité du métal qui reçoit (voir mauvais paramètres du générateur de courant de soudage). Petit creux de chaque côté de la soudure.

Pollution ferreuse

La pollution ferreuse est une corrosion des aciers inoxydables causée par la destruction de la couche de passivation et activée par la présence de fer. Elle résulte généralement de l'utilisation d'outils métalliques (brosse, cisaille, etc.), après usinage et mise en forme, ou est la conséquence des projections de métal fondu lors d'opérations de soudage.

Défauts géométriques

Ces défauts peuvent être des défauts d'alignement entre les pièces, un cordon trop bombé…

Projections

Lors du soudage, des projections de métal d'apport en fusion peuvent se coller sur la surface des éléments à souder. Les projections ainsi collaient sur le métal sont appelées grattons.

Impacts sur la santé

Les trois risques principaux en soudage à l'arc sont :

• Les rayonnements de l'arc électrique.
• L'émission de fumées, de particules métalliques et, ou de vapeurs nocives.
• Les effets du courant électrique.

Les rayonnements de l'arc électrique, principalement les UV, brûlent certaines matières organiques, ils désintègrent les tissus de coton, une brève exposition peut provoquer un érythème de la peau caractérisé par des brûlures pouvant atteindre le troisième degré et leur action sur l'œil est particulièrement nocive, ils provoquent la conjonctivite, communément appelée « coup d'arc ». Les rayonnements infrarouges provoquent l'opacité du cristallin (cuisson de l'œil à froid) et à terme, la cataracte. Les rayonnements situés dans le spectre visible provoquent un éblouissement suivi d'une période de fatigue visuelle. Ces rayonnements sont beaucoup plus intenses dans les procédés de soudage à arc nu sans laitier de protection comme dans les procédés TIG et MIG par exemple. Les rayonnements réfléchis sont aussi dangereux et plus insidieux que les rayonnements directs de sorte que les personnes situées aux alentours du poste de soudage peuvent être agressées.

Le soudeur est aussi exposé à l'inhalation d'ozone, d'oxydes d'azote et de fumées de soudage (vapeurs métalliques, micro et nanoparticules de métal) qui provoquent de graves troubles de la santé si des moyens efficaces de ventilation et d'aspiration des fumées et des gaz ne sont pas mis en place⁸. Les métaux en particulier peuvent pénétrer dans les poumons et de là passer dans le sang.

Le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a classé les fumées de soudage dans le groupe 1 des agents cancérogènes avéré pour l'homme depuis 2017. De fait un certain nombre de composés cancérogènes ont été mis en évidence lors des opérations de soudage, en particulier le chrome hexavalent lors du soudage d'alliages inoxydables contenant une forte quantité de chrome⁹.

On a aussi récemment constaté¹⁰ que les gaz et fumées de soudage pouvaient affecter le système olfactif ; dans une étude faite par des chercheurs de l’université de Pennsylvanie publiée début 2008 dans la revue américaine Neurology, lors d'un test de reconnaissance des odeurs, 88 % de 43 soudeurs (employés à la maintenance des ponts de la région de San Francisco) ont obtenu des scores très inférieurs à ceux des sujets « témoin ». 7 % avaient même totalement perdu leur odorat. Près de 50 % des salariés testés n'avaient pas même remarqué qu'ils avaient perdu une partie de leur capacité olfactive, bien que celle-ci soit aussi souvent accompagnée d'une perte du sens du goût. Ceci est un danger supplémentaire pour des professionnels qui ne réagissent plus (ou mal) à l'odeur des incendies, émanations de fumée, moisissures ou fuite de gaz ou de polluants toxiques.

Après l’ingestion d’un produit toxique, ou après l'inhalation de fumées dégagées pendant une opération de soudage, il a pu être conseillé, dans le passé, de boire du lait. Cette pratique est fortement déconseillée car elle aggrave l'intoxication, par exemple en faisant descendre dans l'estomac les éventuels dépôts toxiques présents sur les muqueuses. En cas d'ingestion ou d'inhalation de produits ou de fumées toxiques, il ne faut pas boire de lait ou d’eau. En cas de symptômes graves, il faut appeler le centre antipoison le plus proche.

Techniques connexes au soudage

• Brasage
• Soudobrasage
• Oxycoupage

Notes et références

Notes

• Parmi ces soudeuses de la compagnie Ingalls à Pascagoula se trouvent des championnes d'un concours de soudure qui les a rendues aussi renommées que Rosie la riveteuse.
• Sauf dans deux cas : le brasage diffusion (appelé aussi soudage à l'état solide) et le brasage à la forge. Dans ces deux cas il n'y a pas fusion à l'interface entre pièces à assembler mais la continuité métallique est néanmoins assurée par la mise en œuvre de processus de diffusion/migration d'atomes de part et d'autre de l'interface.

3. La validation est vue ici comme la réussite ou la défaillance de l'application du mode opératoire de soudage en production.

Références

• « Collet Battu:tutoriel de réalisation par Lafit Plomberie plombier chauffagiste » [archive], sur plombier Ile de France dépannage, 27 février 2019 (consulté le 4 mars 2019)
• Principaux procédés de soudage par résistance [archive] décrits sur le site de MCI (Magazine Circuit Industriel). Consulté le 11 avril 2009.
• Un enrobage et trois rôles [archive]
• Centre des technologies de l'aluminium (CTA-CNRC) à Saguenay [archive]
• Le soudage plasma [archive] sur le site d'EP-Consultant
• Grégoire Noble(2019) Fini l'acétylène, maintenant on soude à l'eau [archive], batiActu, brève du 25/02/2019
• « La caractérisation micrographique des cordons de soudure en acier » [archive], sur MetalBlog, 30 avril 2018
• « Document INRS Guide de ventilation n°7 : Opérations de soudage à l'arc et de coupage » [archive], sur inrs.fr [archive] le site de l'INRS, juillet 2014 (consulté le 17 juillet 2018)
• « Document INRS : Fiche d'aide au repérage de cancérogène. Soudage et brasage des métaux » [archive], sur inrs.fr [archive] le site de l'INRS, avril 2015 (consulté le 17 juillet 2018)

10. Marcelo B. Antunes et coll., San Francisco/Oakland Bay Bridge Welder Study : Olfactory Function, vol. 69 n°12, Neurology, 2007, p. 1278-1284

Voir aussi

Sur les autres projets Wikimedia :

• Soudage, sur Wikimedia Commons
• Soudage, sur le Wiktionnaire
• Cours de soudage, sur Wikibooks

Il existe une catégorie consacrée à ce sujet : Soudure.

 

Bibliographie

• Normes de conception et calcul
  • NF P22-470 « Assemblages soudés » (1989) ; remplacée par la suivante
  • EN 1993-1-1 « Eurocode 3 — Calcul des structures en acier » (octobre 2005)
• Normes de mise en œuvre
  • NF P22-47X ; remplacée par la suivante
  • EN 1090-2 « Exécution des structures en acier et des structures en aluminium — Partie 2 : exigences techniques pour les structures en acier » (octobre 2011)
• Claude Hazard, Frédy Lelong et Bruno Quinzain, Mémotech — Structures métalliques, Paris, Casteilla, 1997, 352 p. (ISBN 2-7135-1751-6), p. 249-292
• André Chevalier, Guide du dessinateur industriel : pour maîtriser la communication technique, Paris, Hachette, 2004, 336 p. (ISBN 978-2-01-168831-6), p. 172-179
• Jean-Louis Fanchon, Guide des sciences et technologies industrielles : dessin industriel et graphes, matériaux, éléments de construction ou de machines..., Paris, Nathan/Afnor, 2011, 623 p. (ISBN 978-2-09-161590-5), p. 223-244

Articles connexes

• Histoire du soudage
• Soudage (théorie)
• Fer à souder
• Composant monté en surface
• Soudage des plastiques
• Soudage à l’arc à l’électrode enrobée
• Soudage TIG
• Soudage ATIG
• Soudage MIG-MAG
• Soudage orbital
• Clame
• Photokératite

Liens externes

• Ressource relative à la santé
•  :
  • (en) Medical Subject Headings
• Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes
•  :

  • Encyclopædia Britannica [archive]
  • Encyclopédie de l'Ukraine moderne [archive]
  • Gran Enciclopèdia Catalana [archive]
• Notices d'autorité

•  :

  • Bibliothèque nationale de France (données)
  • Bibliothèque du Congrès
  • Gemeinsame Normdatei
  • Bibliothèque nationale de la Diète
  • Bibliothèque nationale d’Israël
  • Bibliothèque nationale tchèque
• [vidéo] turneralp, Différence soudure et brasure [archive] sur YouTube, 1^er mai 2016 (consulté le 18 octobre 2022)

[masquer] v · m Soudage de pièces métalliques
A chaud	Combustion d'un mélange de gaz Aluminothermie Laser Faisceau d'électrons
A chaud avec un arc électrique	MIG-MAG TIG ATIG MMA Orbital
Sous pression	Friction malaxage Résistance Soudage en bout
A froid	Impulsion magnétique

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Chaudière

 

 

 

Pour les articles homonymes, voir Chaudière (homonymie).

Au début de l'ère industrielle, le mot chaudière désignait un foyer et son échangeur dans les grosses installations de cuisine et de chauffage, dans les machines à vapeur et les locomotives à vapeur.

Dans son acception moderne, il désigne un appareil (voire une installation industrielle, selon sa puissance) permettant de transférer en continu de l'énergie thermique à un fluide caloporteur (le plus généralement de l'eau). L'énergie thermique transférée (source de chaleur) peut être soit la chaleur dégagée par la combustion (de charbon, de fioul, de gaz, de bois, de déchets, etc.), soit la chaleur contenue dans un autre fluide (chaudière de récupération sur gaz de combustion ou gaz de procédés chimiques, chaudière « nucléaire » recevant la chaleur du circuit primaire, etc.), soit encore d'autres sources de chaleur (chaudières électriques, chaudière numérique par exemple). Les chaudières sont aussi bien des systèmes industriels que domestiques.

À l'intérieur de la chaudière ce fluide caloporteur peut être soit uniquement chauffé (c'est-à-dire qu'il reste en phase liquide), soit chauffé et vaporisé, soit chauffé, vaporisé puis surchauffé (donc avec passage de phase liquide à phase gazeuse).

Définition

Définition scientifique

« Système permettant d'augmenter la température d'un fluide caloporteur afin de déplacer de l'énergie thermique ».

Définition légale

En France

Pour les puissances comprises entre 400 kW et 20 MW (article R 224-20 du code de l'environnement) : « l'ensemble corps de chaudière et brûleur s'il existe, produisant de l'eau chaude, de la vapeur d'eau, de l'eau surchauffée, ou modifiant la température d'un fluide thermique grâce à la chaleur libérée par la combustion¹ ».

Décret n^o 2009-649 du 9 juin 2009, art. 1^er : « Lorsque plusieurs chaudières sont mises en réseau dans un même local, l'ensemble est considéré comme une seule chaudière, dont la puissance nominale est égale à la somme des puissances nominales des chaudières du réseau et dont la date d'installation est celle de la chaudière la plus ancienne². »

Au Québec

Contrairement à la définition donnée à ce terme en France, au Québec chaudière désigne un seau. Pour désigner un système de chauffage et de stockage d'un fluide caloporteur, le mot réservoir (de chauffage) ou son anglicisme tank s'y emploient couramment.

Types

Il existe une grande variété de chaudières. On peut classifier les chaudières suivant différents critères :

Classification par gamme de puissance

Les réglementations classifient les chaudières par gammes de puissance :

• Puissance inférieure à 70 kW : chaudières individuelles ;
• Puissance supérieure à 70 kW : chaudières de type industriel.

Classification par installation (chaudières à usage domestique)

Il existe deux types d'installation de chaudières domestiques :

• Chaudières au sol : Les chaudières au sol sont en général utilisées pour des habitations disposant d'un sous sol ou d'un garage. Elles occupent une place importante³ ;
• Chaudières murales : Les chaudières murales conviennent aux habitations de petite taille (appartements). Elles offrent une puissance moindre que les chaudières au sol.

Classification par application

• Utilisation domestique (chauffage central)⁴ ;
• Chauffage collectif ;
• Applications industrielles (agro-alimentaire, chimie, papeterie, cimenterie, etc.) ;
• Centrales thermiques⁵.

Classification par type de fluide caloporteur

 

Une chaudière à vapeur pour moteur stationnaire.

Une chaudière échange de l'énergie thermique par l'intermédiaire de fluides caloporteurs qui ensuite la véhiculent jusqu'au point d'utilisation.

1. Si le fluide caloporteur utilise la chaleur massique pour déplacer cette énergie le circuit est dit monophasique. Une pompe met en mouvement cette masse fluide chauffée, c'est le circulateur.
2. Pour les fortes puissances sont utilisés des circuits diphasiques. Ils utilisent le cumul de la chaleur massique et de la chaleur latente de vaporisation. Ils ont une énergie spécifique plus élevée.

Les principaux fluides caloporteurs utilisés sont :

• l'eau (son traitement pour cet usage est important) :
  • l'eau chaude est principalement utilisée dans les systèmes de chauffage de locaux d'habitation, commerciaux ou industriels. Dans le domaine du chauffage central domestique, c'est quasiment le seul fluide utilisé ;
  • l'eau surchauffée est principalement utilisée dans le chauffage urbain. On peut aussi la trouver dans l'industrie. Pression et température courantes d'usage tournent autour de 20 bars à 180 °C avec retour à 90 °C.
• la vapeur d'eau :
  • la vapeur saturée est principalement utilisée dans les procédés industriels. La vapeur produite par la chaudière sert alors à chauffer des fluides au travers d'échangeurs. Des machines spécifiques comme les machines à papier peuvent également avoir besoin d'une alimentation en vapeur ;
    

     

• • Vue d'un surchauffeur à l'intérieur du foyer d'une chaudière à charbon à tubes d'eau.
  • la vapeur surchauffée sert principalement à être turbinée, généralement dans le but d'entraîner un alternateur pour produire de l'électricité. Ce principe est utilisé dans les centrales thermiques. Certaines industries ont des déchets à éliminer, ces déchets utilisés comme combustibles leur permettent de produire de l'énergie électrique et tout ou partie de l'énergie thermique nécessaire à l'usine. On parle alors de cogénération ;
• des fluides thermiques, généralement des huiles, permettant d'atteindre de hautes températures sans nécessiter des pressions élevées. Ils sont utilisés comme énergie thermique par exemple dans l'industrie des panneaux de bois aggloméré. L'utilisation de fluide thermique permet également de meilleures précisions dans la régulation de température. Cependant, l'utilisation de fluide thermique génère de nombreuses contraintes d'exploitation pour les industriels, ils sont de plus en plus remplacés par de la vapeur ;
• des sels fondus. Il s'agit alors de chaudières très spéciales qui n'ont pas ou peu d'exemples d'utilisation industrielle.
• Le sodium dans quelques usages nucléaires.

Classification par source de chaleur

Chaudières à combustion

Chaudières à combustibles liquides ou gazeux

Les chaudières à combustibles liquides et gazeux sont par construction très proches. Dans ce type de chaudière, l'élément assurant la combustion s'appelle le brûleur. Les combustibles utilisés sont principalement :

• le gaz naturel,
• le gaz de pétrole liquéfié
• le fioul
  • le fioul lourd

Une chaudière à combustible liquide ou gazeux peut comporter un ou plusieurs brûleurs.

Chaudières à combustibles solides

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Il existe de nombreux procédés de combustion pour les chaudières à combustibles solides. On peut séparer les foyers à combustibles solides en trois grandes familles :

• les foyers à grille ;
• les foyers à lit fluidisé ;
• les foyers à charbon pulvérisé.

Les foyers à grilles

Les grilles à gradins constituent un plan incliné mouvant sur lequel le combustible brûle en couche. La couche de combustible est insérée en haut de la grille, souvent à l'aide d'un poussoir, et le mouvement de la grille fait avancer le combustible en ignition. En bas de la grille, il ne reste plus que les cendres qui sont évacuées dans une fosse. Les grilles à gradins sont plutôt utilisées pour les petites chaudières (jusqu'à 2 ou 3 MW environ) ou pour les ordures ménagères.

Les grilles mécaniques sont constituées d'un tapis roulant métallique perméable à l'air. Ces grilles utilisent le principe de combustion en couche. Elles sont utilisées presque exclusivement pour le charbon sur une très vaste gamme de puissance de quelques mégawatts à plus de 100 MW).

Le spreader stoker utilise le principe de projection du combustible dans tout l'espace de la chambre de combustion. Il est utilisé pour les charbons et combustibles végétaux pour des puissances allant de quelques MW à plus de 100 MW.

Les foyers « volcans » aussi appelés « understoker ». Le combustible est introduit par le dessous de la grille. Ce principe est utilisé pour des puissances n'excédant pas quelques MW.

Cette liste n'est pas exhaustive tant il existe de techniques de grilles.

Les foyers à lit fluidisés

Il existe plusieurs types de foyers à lit fluidisé : les lits fluidisés denses et les lits fluidisés circulant (souvent appelés LFC).

Les chaudières à lit fluidisé circulant sont utilisés pour des puissances généralement supérieures à 100 MW. Le lit fluidisé est généralement composé de sable, des cendres du combustible et parfois de calcaire, à haute température, brassées avec l'air primaire. Ces foyers peuvent fonctionner indifféremment avec du charbon, des schistes bitumineux ou des combustibles végétaux. Ils ont l'avantage de fonctionner à des températures de combustion à la fois relativement faibles de l'ordre de 850 °C et très homogènes, ce qui est favorable à de faibles rejets en NOx. L'injection de calcaire permet également une capture des oxydes de soufre. Le concassage nécessaire avant injection dans le foyer est moins important que le broyage fin du combustible pour les chaudières à charbon pulvérisé. La complexité de ce type de technologie fait qu'elle est réservée aux chaudières relativement puissantes. La plus importante chaudière à lit fluidisé circulant mise en service à ce jour délivre une puissance de 460 MW, à Lagisza, en Pologne, mais une unité de 600 MW est actuellement en cours de construction à Baima, en Chine, mais des modèles de basse puissance font leur apparition pour le chauffage de bâtisse^{[réf. nécessaire]}.

Les foyers à charbon pulvérisé

Le charbon pulvérisé est introduit dans la chaudière via un ou plusieurs brûleurs. Cette technologie est principalement utilisée dans les centrales électriques au charbon dont les chaudières ont des puissances de plusieurs centaines de MW⁶.

Chaudières de récupération

L'énergie thermique est récupérée d'un fluide chaud (gaz d'échappement d'une turbine à gaz ou gaz process dans l'industrie chimique, par exemple). Ces chaudières s'apparentent donc aux échangeurs de chaleur, mais doivent leur dénomination de chaudière au fait que le fluide caloporteur chauffé (généralement l'eau) y est vaporisé (au contraire des échangeurs de chaleur).

Entrent également dans cette catégorie les générateurs de vapeur des centrales nucléaires qui échangent la chaleur entre le circuit primaire et le circuit secondaire.

Chaudières électriques

L'électricité n'est pas à proprement parler un combustible. C'est cependant une source d'énergie qui est parfois convertie en chaleur dans des chaudières électriques. Il existe plusieurs principes de chauffe. Les chaudières à résistances chauffent l'eau à l'aide d'une résistance électrique immergée dans l'eau. Les chaudières à effet Joule chauffent l'eau à l'aide d'électrodes immergées dans l'eau. C'est alors l'effet joule de l'eau qui permet le chauffage de l'eau ou la vaporisation. Les chaudières ioniques projettent des ions à grande vitesse (280 km/s) à l’aide d’un champ électrique, provoquant l’échauffement du liquide caloporteur.

La rareté des chaudières électriques s'explique par le prix de l'électricité qui est une énergie plus coûteuse que la plupart des autres énergies. On trouve des chaudières électriques dans le domaine du chauffage central domestique, dans l'humidification de locaux équipés d'air conditionné (petites chaudières vapeur utilisées pour l'humidification), mais aussi dans l'industrie pour des puissances allant jusque quelques dizaines de MW. Du fait de l'absence de pertes d'énergie par la chaleur sensible des fumées, le rendement des chaudières électriques est souvent proche de 100 %^{[réf. nécessaire]}.

Chaudière numérique

La chaudière numérique embarque des micro-processeurs informatiques. En fonctionnant, ces microprocesseurs génèrent de la chaleur dite chaleur fatale. Celle-ci est récupérée pas des tuyaux en cuivre qui passent entre les micro-processeurs fixés sur des blocs d'aluminium⁷.

C’est une chaudière à circulation forcée qui dispose d’une composante hydraulique, thermique et électrique.

Un watt d'énergie sert pour deux utilisations: le fonctionnement des micro-processeurs et chauffer l'eau⁸.

Classification par construction

Chaudières à tubes de fumées

Article détaillé : Chaudière à tubes de fumées.

 

Chaudière tubulaire neuve destinée à la locomotive 030T n^o 101 Pinguely du CFBS

C'est historiquement le premier type de construction. Les premiers modèles utilisaient une circulation verticale, plus facile à réaliser, du fait de la convection des gaz, mais par la suite, on réalisa des chaudières avec un arrangement horizontal, plus adaptées à l'utilisation pour le chemin de fer ou la navigation.

Une chaudière à tubes de fumées est constituée d'un grand réservoir d'eau traversé par des tubes dans lesquels circulent les fumées. Le premier tube du parcours de fumées est un tube de plus gros diamètre qui constitue le foyer. Ce type de construction est aujourd'hui utilisé presque exclusivement pour les combustibles gazeux et liquides. En effet, la forme du foyer des chaudières à tubes de fumées rend difficile l'extraction des cendres. Lorsqu'elles sont utilisées avec des combustibles solides, le foyer est placé à l'extérieur de la chaudière proprement dite. Dans ce cas, le foyer est un avant foyer à tubes d'eau ou en réfractaire.

Ce type de construction est généralement réservé à des puissances n'excédant pas 20 ou 30 MW.

 

Chaudières à tubes d'eau

Article détaillé : Chaudière à tubes d'eau.

Dans cette construction, c'est le fluide caloporteur qui circule dans des tubes, les gaz chauds circulant à l'extérieur de ceux-ci. L'avantage de cette formule est surtout la sécurité de ne pas avoir de grandes quantités d'eau dans la chaudière même, qui pourraient en cas de rupture mécanique, entraîner une création explosive de vapeur. Elles ont également l'avantage d'avoir une plus faible inertie. Dans ce type de chaudière, le foyer a toujours un volume très important. De plus, le foyer a la possibilité d'être ouvert dans sa partie inférieure. Ce sont ces deux caractéristiques qui font qu'elles sont souvent utilisées avec des combustibles solides même pour des puissances de quelques MW seulement⁹.

Classement par type de circulation

À circulation naturelle

La circulation de l'eau dans une chaudière est très importante pour éviter la formation des zones sèches où le métal est susceptible de fondre se déformer ou s'oxyder prématurément sous l'effet de la chaleur.

Les chaudières à tubes d'eau à circulation naturelle comportent un réservoir supérieur (appelé ballon de chaudière), dont partent de gros tubes placés hors du feu (appelés « tubes de chutes » ou « descentes d'eau »). Ces tubes convoient par gravité l'eau soit dans un ballon inférieur, soit dans des « collecteurs ». Les tubes du foyer sont raccordés à ce ballon inférieur ou à ces collecteurs. L'eau remonte vers le ballon (supérieur) par ces tubes en recevant donc la chaleur du feu. Cette eau commence alors à se vaporiser. Comme la masse volumique de la vapeur est inférieure à celle de l'eau liquide, la différence de pression entre la colonne d'eau des descentes d'eau et la colonne d'eau et de vapeur des tubes de foyer met naturellement en circulation l'eau dans le circuit. L'eau parcourt plusieurs fois cette boucle (ballon, tubes de descente, tubes de foyer, retour au ballon) avant d'être évacuée du ballon sous forme de vapeur saturée.

À circulation assistée

Progressivement la pression de fonctionnement des chaudières s'est élevée, notamment pour obtenir de meilleurs rendements dans les centrales thermiques. Lorsque la pression dans le ballon atteint des valeurs de l'ordre de 180 bar, la différence de masse volumique entre eau liquide et la vapeur devient insuffisante pour assurer la circulation naturelle dans le circuit évaporatoire. On installe alors une pompe dans le circuit pour assurer la bonne circulation de l'eau.

À circulation forcée

Dans cette catégorie, on distingue les petites chaudières de chauffage central, des chaudières industrielles ou de centrales thermiques à haute pression.

Pour les premières, la circulation de l'eau dans les tuyauteries est assurée à l'aide d'une pompe appelée aussi circulateur dans le cas du chauffage central. Cette configuration facilite la conception des chaudières : il n'est pas nécessaire de s'assurer que les pertes de charges permettent une circulation naturelle par convection.

Pour les chaudières industrielles et les chaudières de centrales thermiques, ont été développées des technologies de chaudières à circulation forcée, sans ballon. En effet, l'accroissement des pressions de fonctionnement s'est heurté à la barrière technologique de la résistance mécanique des ballons de chaudière. En outre le rôle de séparation des phases liquide et vapeur du ballon, n'a plus de sens quand on atteint des pressions supercritiques. Dans les chaudières à circulation forcée (de type Benson ou Sulzer) l'eau ne circule pas plusieurs fois en boucle avant d'être vaporisée, mais rentre dans les tubes évaporateurs du foyer sous forme liquide et en ressort sous forme de vapeur saturée, d'où les appellations de chaudières « monotubulaires » ou de chaudières « once through ». La circulation de l'eau dans l'évaporateur est assurée par des pompes à très haute pression qui « poussent » l'eau, puis la vapeur successivement dans les tubes de l'économiseur, de l'évaporateur, puis des surchauffeurs.

Toutes les chaudières « supercritiques » sont nécessairement de ce type. Mais on en rencontre également dans des cycles sous-critiques, en concurrence avec les chaudières à circulation assistée. Leur avantage principal est alors leur plus faible durée de démarrage, avantage notable dans les centrales thermiques de pointe. Par contre, l'absence de ballon les rend plus exigeantes quant à la qualité de l'eau déminéralisée à utiliser.

Remarque

À l'intérieur d'une même chaudière on peut rencontrer ces différents types de circulations. Par exemple, dans une chaudière à vapeur surchauffée, la circulation peut être naturelle dans les tubes du foyer, assistée dans les épingles du parcours de fumée, forcée dans l'économiseur et dans le surchauffeur.

Classification par architecture

Cette classification ne concerne que les chaudières industrielles et de centrales thermiques. Dans ces chaudières, on distingue deux zones principales d'échange thermique :

• le foyer, où se développe(nt) la(les) flamme(s)et où les échanges thermiques se font essentiellement par rayonnement ;
• la zone de convection, dans laquelle divers échangeurs de chaleur (économiseurs, surchauffeurs…) sont installés et les échanges de chaleur sont par convection.

Chaudière à deux passes

C'est l'arrangement le plus répandu. Le foyer est surmonté d'un ou deux échangeurs et un carneau vertical arrière reçoit les autres échangeurs convectifs. Les gaz de combustion quittent le foyer par le haut puis redescendent dans le carneau arrière.

Chaudière tour

Cet arrangement se rencontre surtout en Allemagne, mais des exemples existent en Italie, France, Inde, Chine, Afrique du Sud, etc.

Dans cette architecture de chaudière, le foyer est surmonté de tous les échangeurs de la zone convective. Il s'ensuit une hauteur pouvant atteindre plus de 100 m.
Parmi les avantages d'une telle configuration, on citera la diminution des risques d'érosion et d'encrassement dans le cas de combustion de charbons très cendreux.

Exemples

 

Chaudière individuelle murale pour le chauffage des logements

 

Maquette de chaudière à vapeur pour navire, en cuivre et fonte. Musée de la Marine, Paris.

Une chaudière de chauffage central

permet de distribuer de la chaleur dans différents locaux. La restitution de chaleur s'effectue à l'aide de radiateurs ou d'un plancher chauffant. Le fluide employé est généralement de l'eau. Un second circuit peut assurer la production d'eau chaude sanitaire (douche, etc.). Les fumées des chaudières standards contiennent de l'eau à l'état de vapeur produite lors de la réaction de combustion (voir PCI).

Les chaudières à condensation

un peu plus onéreuses, sont équipées d'un échangeur supplémentaire au niveau du rejet des fumées où circule l'eau de chauffage avant son introduction dans la chaudière. Ceci permet de condenser la vapeur d'eau contenue dans les produits de combustion et donc de récupérer l'énergie latente de condensation (voir PCS), donnant l'illusion d'un « rendement » supérieur à 1 quand celui-ci est exprimé en pouvoir calorifique inférieur (PCI). Ces chaudières sont intéressantes si la température d'introduction dans la chaudière est basse (environ 40 °C au lieu des 60 °C habituels). Il en existe de grande taille pour la biomasse-énergie, avec hydroaccumulation éventuellement. La durée de vie d'une chaudière de bonne marque et soigneusement entretenue chaque année peut dépasser 35 ans. Les chaudières de faible puissance (chaudière individuelle) ont une durée de vie de 15 à 20 ans¹⁰.

Les chaudières pulsatoires

qui obtiennent un rendement proche des 111 % PCI et reposent sur un principe de combustion différent des chaudières classiques¹¹.

Une chaudière de locomotive à vapeur

chauffe de l'eau jusqu'au stade de la vapeur en surpression, cette vapeur en se détendant pousse des pistons pour délivrer une force mécanique qui est utilisée pour déplacer la locomotive¹².

Les systèmes de nettoyage vapeur

en vogue dans les années 1990-2000 comportent une chaudière à circuit non fermé produisant la vapeur d'eau.

Une chaudière industrielle

utilisée pour fournir à un procédé industriel, chaleur et/ou force.

Une chaudière de centrale nucléaire

utilise la réaction nucléaire pour chauffer un liquide, jusqu'à ce qu'il se transforme en vapeur pour entraîner une turbine couplée à un alternateur¹³.

La chaudière à bois

utilise des bûches, plaquettes ou granulés de bois (appelés également pellets) comme combustible, ces derniers prenant la forme de cylindres compacts de résidus de bois¹⁴. Ces pellets sont introduits automatiquement via une « vis sans fin » dans le foyer. Généralement, le chauffage au bois n'est utilisé que pour les résidences secondaires ou comme chauffage d'appoint sauf en cas de présence d'une cheminée¹⁵. Le compactage et le faible taux d'humidité des pellets leur procurent un pouvoir calorifique important et un rendement relativement élevé¹⁶ :

• Pouvoir calorifique inférieur : 4,6 à 5,3 kWh/kg
• Taux d'humidité : < 10 %
• Teneur en cendres : <0,7 %

Législation européenne

À la suite des engagements de l’Europe face au Protocole de Kyoto, le Parlement et le Conseil de l’Union européenne ont adopté, en 2002, la Directive sur la performance énergétique des bâtiments (2002/91/CE) dans laquelle, pour ce qui est de la réduction de la consommation d'énergie et de la limitation des émissions de dioxyde de carbone, les États membres doivent prendre les mesures nécessaires pour mettre en œuvre une inspection périodique des chaudières utilisant des combustibles liquides ou solides non renouvelables, selon la puissance nominale. Les experts commis à cette tâche doivent donner aux utilisateurs des conseils sur le remplacement des chaudières, sur d'autres modifications possibles du système de chauffage et sur les solutions alternatives envisageables¹⁷.

Notes et références

• Chaudière " : l'ensemble corps de chaudière et brûleur s'il existe, produisant de l'eau chaude, de la vapeur d'eau, de l'eau surchauffée, ou modifiant la température d'un fluide thermique ... [archive], sur legifrance.gouv.fr, consulté le 6 novembre 2016.
• Décret n° 2009-649 du 9 juin 2009 relatif à l'entretien annuel des chaudières dont la puissance nominale est comprise entre 4 et 400 kilowatts [archive], sur legifrance.gouv.fr, consulté le 6 novembre 2016.
• Non trouvé le 6 novembre 2016 [archive], sur chaudiere-gaz.org
• Chaudières traditionnelles [archive], sur energieplus-lesite.be
• Les centrales thermiques [archive], sur perso.id-net.fr
• Devroe Sébastien, Étude de la combustion du charbon pulvérisé ...) [archive], sur inist.fr.
• Paul BENOIT, « La chaleur fatale informatique au service du système de chauffage ou de production d'eau chaude. », Le Moniteur,‎ octobre 2019, p. 20-31
• « Avec sa chaudière numérique, Qarnot réinvente l’eau chaude | Zepros Bati » [archive], sur bati.zepros.fr (consulté le 13 mai 2022)
• Cours de chaudières à tubes d'eau [archive], sur azprocede.fr
• Analyse combustion [archive]
• chaudière pulsatoire [archive], sur ademe.fr
• La Construction des locomotives à vapeur en Belgique [archive], sur .tassignon.be
• Comment fonctionne une centrale nucléaire [archive], sur sfen.org
• La chaudière à granulés de bois [archive], L'énergietoutcompris, le 22 avril 2014
• « Quel type de chauffage choisir pour sa maison » [archive]
• Tableau des caractéristiques physiques de la norme EN 14961-2 granulés de catégorie A1 [archive] Pellet pratique sur info-energie-fc.org

17. Directive 2002/91/CE [archive]

Voir aussi

Sur les autres projets Wikimedia :

• chaudière, sur le Wiktionnaire (thésaurus)

Articles connexes

• Locomotives à vapeur françaises
• Bois énergie
• Copeau
• Granulé de bois
• Chauffage au bois
• Entretien des chaudières
• Chaufferie
• Bâche alimentaire
• Timbrage
• Inspecteurs

• Portail de l’énergie

Radiateur (échangeur de chaleur)

 

 

 

Un radiateur, aussi appelé calorifère au Canada, est un dispositif qui permet l'échange de chaleur entre deux milieux. Il a pour fonction soit d'évacuer la chaleur d'un objet pour éviter sa surchauffe, soit de chauffer un espace ou un objet. Le radiateur opère par convection et par rayonnement, c'est à ce dernier mode de transfert thermique qu'il doit son nom.

 

Radiateur ancien à eau chaude en fonte.

Domaines d'utilisation

Les domaines d'utilisation des radiateurs sont très vastes. Les radiateurs sont utilisés dès qu'il y a la nécessité d'échanger une grande quantité de chaleur dans un volume restreint.

Radiateur de chauffage

 

Un radiateur en tôles.

Les radiateurs de chauffage sont utilisés pour chauffer un local dans le but d'en contrôler la température. Ce sont essentiellement des échangeurs de chaleur, de plusieurs types.

Caractéristiques

Pour transférer de la chaleur efficacement, un radiateur doit être constitué d'un matériau ayant une forte conductivité thermique (d'où l'utilisation courante de métal) et posséder une grande surface d'échange entre les deux fluides, ce qui explique les formes souvent complexes employées. On fait parfois usage de convection forcée (ventilateur), qui accélère l'échange entre le radiateur et le milieu à chauffer.

La dissipation de chaleur par rayonnement dépend fortement de la température T, puisqu'elle s'exprime en T⁴, selon la loi de Stefan-Boltzmann.

D'autres facteurs interviennent dans le maintien d'une température de confort : l'isolation du bâtiment et des pièces, la présence de vanne thermostatique, etc.

Radiateur à eau alimenté par chaudière

 

Illustration de Notes on heating and ventilation, de John Robins Allen (1906).

 

Cette section ne cite pas suffisamment ses sources (juillet 2013). 

Le radiateur à eau est le plus ancien. Un fluide caloporteur est chauffé dans une chaudière et circule dans un circuit d'éléments qui en transfèrent la chaleur à son environnement, essentiellement par transferts radiatif et convectif. Les contraintes techniques expliquant la forme et le fonctionnement d'un radiateur sont :

• transférer un maximum de chaleur du fluide vers son environnement, en optimisant les formes des surfaces de contact fluide caloporteur-paroi et paroi-environnement, afin de maximiser les échanges de chaleur et minimiser le volume du radiateur ;
• posséder une inertie thermique élevée permettant d’accumuler beaucoup de chaleur et de la relâcher lentement afin de chauffer continûment son environnement. Dans le cas contraire, une pièce deviendrait très chaude lorsque la chaudière fonctionne et très froide lorsque la chaudière est arrêtée ;
• utiliser un liquide possédant une capacité thermique importante, afin de limiter la baisse de la température du liquide entre la sortie de la chaudière et le radiateur, et permettant d’avoir un débit plus faible (moins de chute de pression). Ceci peut être réalisé, entre autres, en minimisant la quantité de bulles d’air dans l'eau afin d'optimiser la surface d’échange liquide caloporteur-interface (ces bulles ont aussi tendance à faire du bruit lorsqu’elles passent dans les tuyaux). Faire entrer l’eau par le bas du radiateur permet de le remplir lentement et de faire monter l'air vers le haut du radiateur et le tuyau de sortie et le robinet de purge. L’air accumulée en haut du radiateur devra être évacué en desserrant la molette de raccordement en haut du radiateur (et en la resserrant dès que l’eau suintera). Parfois, la purge est automatique et se fait au niveau de la chaudière.
• éviter que les saletés ne s’accumulent au bas des radiateurs n'obstruent les tuyaux en faisant entrer le fluide caloporteur par le bas ce qui permet que les grosses saletés décantent plus vite que l’eau ne les soulève et arrivent donc moins facilement dans les tuyaux ;
• être éteint/allumé et réglé en puissance à l'aide du robinet en sortie de radiateur (situé en haut de celui-ci) à tourner à la main. Il peut parfois s'agir d'un robinet thermostatique ;
• assurer un chauffage homogène dans toute la maison en dépit de la chute de pression grâce au robinet, ou vis réglable, permettant de faciliter ou de freiner l’entrée de l’eau dans le radiateur. Resserrer la vis des radiateurs proche de la chaudière permet d’éviter que toute l’eau du circuit ne passe par le radiateur et ne court-circuite toute la maison ; ouvrir la vis du radiateur en bout de circuit (qui reçoit donc peu de pression) permet d'y faciliter l'entrée de l’eau (et donc le chauffage) ;
• bloquer les entrées d’air froid d’une pièce, par le choix d'un emplacement favorisant les échanges thermiques entre le radiateur et son environnement. Ainsi, l'une des raisons pour lesquelles les radiateurs sont fréquemment placés sous les fenêtres est que cela augmente le phénomène de convection naturelle, mélangeant l'air froid à l'air chaud.

Un répartiteur de frais de chauffage extérieur peut également être installé à des fins réglementaires.

Radiateur électrique

Article détaillé : Chauffage électrique.

Tous les radiateurs dont la propagation calorifique est convective requièrent un nettoyage régulier. Si cette convection est assistée ou forcée, le nettoyage doit être fréquent^{[pourquoi ?][réf. nécessaire]}.

Convecteur

Un convecteur est un caisson de section souvent rectangulaire (horizontale ou verticale) et de dimension variée selon la puissance. Il est placé en général à 20 cm du sol. Les parties hautes et basses sont ouvertes (parfois grillagées); la grille basse est l'entrée d'air frais et la haute la sortie d'air chaud. la circulation de l'air s'effectue par convection naturelle. À l’intérieur du radiateur le chauffage de l'air est effectue par des résistances munies d'ailettes afin d'augmenter la surface de diffusion.

Radiateur à convection assistée

Fonctionnement identique au convecteur, décrit ci-dessus à l'exception de la circulation de l'air plus ou moins augmenté par une petite turbine.

Radiateur à convection forcée

La totalité de l'air traversant est mise en mouvement forcé et le flux est rarement vertical vers le haut. Très souvent, ce flux est projeté ou oscillant. Il est parfois à sens anti-méthodique vers le bas (par exemple, les rideaux d'air chaud de l'entrée des magasins). La turbine peut être aussi bien axiale que radiale. Autres exemples : aérothermes, radiateur soufflant, etc.

Radiateur rayonnant ou radiant

Un chauffage radiant électrique diffuse la chaleur sous forme de rayonnement par l’intermédiaire d’une plaque métallique chauffée électriquement. Les radiateurs rayonnants produisent une chaleur transmise par rayons infrarouges, diffusée de manière homogène et rapide. Le chauffage par rayonnant étant plus efficace que les radiateurs électriques ordinaires, ils ont un meilleur rendement de diffusion. Ces appareils électriques sont les plus couramment utilisés dans les habitations¹.

Radiateur à inertie

Les chauffages à inertie sont des radiateurs utilisant des corps de chauffe solides (inertie sèche) ou liquides (inertie à fluide caloporteur). Le principe est de garder le plus longtemps possible la chaleur produite électriquement dans le cas des chauffages électriques pour la diffuser dans l'habitat le plus longtemps possible. Les radiateurs à inertie font partie des modes de chauffage dits à chaleur douce².

Radiateur à accumulation

Un radiateur à accumulation chauffe quasi continuellement. Pour ce faire, il utilise la chaleur emmagasinée la nuit au tarif heures creuses pour la restituer le jour. Généralement équipé de briques réfractaires, il émet de la chaleur en journée sans consommer d'énergie³.

Radiateur infrarouge

Un chauffage infrarouge permet un chauffage directionnel, mais ne chauffe que ce qui se trouve dans son axe, ce qui évite de disperser la chaleur pour les pièces avec de hauts plafonds. Ils sont conçus pour minimiser l'effet négatif de convection. Ces chauffages peuvent atteindre des rendements de 80 %⁴.

Radiateur halogène

Il faut distinguer le « chauffage infrarouge long » et les « radiateurs halogènes », souvent commercialisés sous le nom de « radiateur à infrarouge ». Les seconds, aussi appelés simplement « halogènes », sont utilisés comme chauffage d'appoint pour de petites surfaces types salles de bain.

Radiateur à bain d'huile

Dans les radiateurs à bain d’huile, le chauffage est assuré par des résistances électriques. La capacité thermique de l’huile étant plus faible que celle de l’eau, il faut moins d’énergie pour la chauffer, ce qui permet une montée plus rapide en température ; en contrepartie, elle doit être réchauffée plus fréquemment, donc nécessite une régulation plus fine. La chaleur d'un radiateur à bain d'huile se transmet du liquide vers l'acier puis vers l'air par convection et radiation⁵.

Radiateur numérique

Le radiateur numérique est une invention française brevetée en 2012⁶. Il s'agit d'un radiateur électrique qui embarque  des microprocesseurs comme source de chaleur. Ceux-ci exécutent à distance (par Internet) des opérations informatiques complexes pour des entreprises et, selon le principe élémentaire de l’effet joule, l’énergie consommée par les microprocesseurs est dégagée sous forme de chaleur⁷.

Depuis sa reconnaissance par le ministère de la Transition écologique français le 26 novembre 2019⁸, il bénéficie d’un « Titre V Système » et donc d’un abattement d’environ 70 % de sa consommation électrique dans les calculs de conformité à la Réglementation thermique 2012 (RT2012)⁹. En 2018, le premier bâtiment neuf intégralement chauffé par ce système¹⁰ est inauguré à Bordeaux, la résidence Florestine du bailleur social Gironde Habitat et le pôle de solidarité du conseil départemental de la Gironde^11,12.

Radiateur automobile

Article détaillé : Radiateur de refroidissement de moteur.

 

Radiateur de refroidissement moteur d'automobile.

Article connexe : Bouchon de radiateur.

Du fait de leur faible rendement, les moteurs à combustion et explosion, équipant la plupart des véhicules automobiles, génèrent beaucoup de chaleur. La quasi-totalité des moteurs récents sont équipés d'un circuit de refroidissement comprenant un radiateur d'eau tubulaire inventé en 1897 par Wilhelm Maybach¹³ et amélioré par Samuel Brown^{14[source insuffisante]}.

Liquide de refroidissement

Le liquide de refroidissement circule dans le bloc moteur ainsi que dans la culasse, passant au plus près des zones de production de chaleur. Son utilité est de maintenir à une température optimum le corps du moteur (entre 75 et 110 °C¹⁵). Le fluide caloporteur est forcé par une pompe centrifuge dans des durits jusqu'à un radiateur, monté généralement face à la route, l'air extérieur au véhicule traverse le radiateur transférant l'énergie indésirable du moteur à l'air ambiant. Ce radiateur peut être en aluminium, ou en cuivre, qui bien que plus lourd, dissipe mieux l'énergie^a. Il est généralement formé d'un faisceau de tubes verticaux entrecroisés, garnis d'ailettes dans lesquels l'eau de refroidissement circule. En hiver, on utilise un liquide antigel pour protéger le système de refroidissement et le moteur.
On trouve ce type de radiateur sur les motos et d'autres véhicules à moteur.

Huile de lubrification

Sur les véhicules dotés d'un carter humide, celui-ci assure l'essentiel du refroidissement du lubrifiant. Dans le cas du carter sec un radiateur d'huile externe est souvent nécessaire. Pour garantir son efficacité il est, la plupart du temps, situé à l'avant du véhicule, à côté du radiateur du liquide de refroidissement.

Dispositifs associés pour la régulation de la température

Plusieurs dispositifs permettant d'améliorer le fonctionnement d'un radiateur en régulant la température du fluide caloporteur :

• le flux d'air passant au travers du radiateur peut être accéléré par un ventilateur, entre autres lors de l'arrêt complet du véhicule, Le ventilateur peut être entraîné électriquement, et dans ce cas, il est souvent couplé a un thermocontact commandant son démarrage. Parfois il est entraîné mécaniquement avec la pompe à eau. Il est souvent aspirant, mais peut être monté soufflant, ce qui est plus efficace, mais pose des problèmes d'encombrements¹⁵ ;
• le « calorstat » permet au moteur d'atteindre sa température optimum de fonctionnement plus rapidement en créant un circuit fermé ne passant pas par le radiateur jusqu'à ce que la température prévue^b soit atteinte.

Autres utilisations dans le domaine automobile

Dans d'autres cas, le fluide caloporteur peut être de l'huile, provenant du moteur, de la boîte de vitesses ou du pont.

Une autre utilisation du radiateur en automobile est sous forme d'échangeur air/air (souvent couplé à un dispositif de suralimentation), pour diminuer la température de l'air d'admission sortant d'un compresseur d'air, permettant d'améliorer le rendement de son cycle thermodynamique. En compétition, certains de ces échangeurs reçoivent des buses projetant de l'eau froide.

Composant électronique

L'électronique et l'informatique produisent de la chaleur qu'il est nécessaire de dissiper sous peine d'endommager le matériel. Ces domaines utilisent des petits radiateurs appelés dissipateur thermique qui peuvent être couplés à des ventilateurs (voir photo ci-dessous). Dans ce domaine on parle d'aircooling ou de refroidissement à air.

• Exemples de radiateurs électronique/informatique
• 

  Exemples de radiateurs utilisés pour le refroidissement en électronique.

• 

  Radiateurs couplés à des ventilateurs (ventirads) pour microprocesseurs.

 

Autres domaines d'utilisation

 

Le radiateur principal de la station spatiale internationale peut évacuer 75 kW de chaleur qui est véhiculée par un circuit dans lequel coule de l'ammoniac

• Aéronautique : radiateur sur les ailes d'avion pour les empêcher de geler ;
• Industrie : dissipation de chaleur générée par un processus industriel. Un exemple historique de cette technique est la coulée du canon Rodman ;
• Astronautique : des radiateurs sont utilisés pour évacuer la chaleur générée par les composants électroniques (tous les engins spatiaux) et l'activité humaine (engins habités).

 

Notes et références

Notes

• Voir Applications mécaniques et électriques du cuivre

2. Le type de calorstat doit parfois être adapté au climat dans lequel le véhicule doit circuler (très froids ou très chauds).

Références

• Choisir son radiateur rayonnant [archive], blog.radiateurplus.com
• Fonctionnement d'un radiateur à inertie [archive], les-chauffages.com
• Choisir son radiateur à accumulation [archive], les-chauffages.com
• Choisir son radiateur infrarouge [archive], les-chauffages.com
• Chauffage bain d’huile : comment ça marche ? [archive], sur radiateur-baindhuile.com (consulté le 14 décembre 2016).
• Institut national de la propriété industrielle, « Radiateur électrique utilisant des processeurs de calcul comme source chaude. » [archive] , sur https://worldwide.espacenet.com/ [archive], 10 février 2012 (consulté le 12 mai 2022).
• Institut national de la propriété industrielle, « Radiateur électrique utilisant des processeurs de calcul comme source chaude. » [archive] , sur worldwide.espacenet.com, 10 février 2012 (consulté le 12 mai 2022)
• « Arrêté du 26 novembre 2019 relatif à l'agrément des modalités de prise en compte du système de « radiateur numérique » dans la réglementation thermique pour les bâtiments existants » [archive] , sur legifrance.gouv.fr, 26 novembre 2019 (consulté le 12 mai 2022).
• Anne-Laure Soulé, « Les radiateurs-ordinateurs de Qarnot décrochent un « titre V système » » [archive] , sur le-flux.fr.
• Bertrand Escolin, « Radiateur numérique et connecté : une première mondiale en Gironde » [archive] , Le Moniteur, 3 décembre 2015 (consulté le 12 mai 2022)
• Jean-Pascal Videau, « Première à Bordeaux : les ordinateurs chauffent gratuitement des logements sociaux » [archive] , sur Challenges, 19 octobre 2018 (consulté le 12 mai 2022).
• « Résidence florestine : innovation technologique et sociale » [archive] , sur Conseil départemental de la Gironde, 28 décembre 2018 (consulté le 12 mai 2022).
• Wilhelm Maybach (1846 - 1929) [archive], sur daimler.com (consulté le 21 novembre 2018).
• Le radiateur : cet élément essentiel au bon fonctionnement de votre véhicule [archive], sur centremecaniquepare.com (consulté le 21 novembre 2018).

15. Patrick Michel, La Préparation des voitures de Rallye - Traction Groupes N et A, ETAI, coll. « Auto-Savoir », 2007 (ISBN 978-2-7268-8528-4), p. 157

Annexes

Sur les autres projets Wikimedia :

• Radiateur (échangeur de chaleur), sur Wikimedia Commons
• radiateur, sur le Wiktionnaire

Articles connexes

• Échangeur de chaleur
• Radiateur (moteur thermique)
• Brasero
• Climatisation
• Chauffage électrique
• Chaufferette
• Réflecteur de radiateur
• Rideau d'air

Liens externes

• Notices d'autorité
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  • Gemeinsame Normdatei
• Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes

•  :

  • Encyclopædia Britannica [archive]
  • Encyclopédie Treccani [archive]

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Chauffage

 

 

 

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Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, à un matériau ou à l'air ambiant. On distingue le chauffage à des fins de confort thermique domestique et le chauffage à des fins industrielles (chauffage de pièces mécaniques, de procédés industriels, etc.).

Le confort thermique, en thermique du bâtiment, est assuré principalement par le chauffage des locaux et volumes de vie ainsi que par le chauffage de l'eau (eau chaude sanitaire, voire eaux de piscines). Le chauffage à des fins de confort est utilisé pour maintenir ou améliorer les conditions d'une ambiance agréable pour les êtres vivants, dans les espaces clos constituant les lieux de vie (bâtiments, habitacles de moyens de transports, piscines, etc.).

Un système de chauffage consomme de l'énergie sous une forme et la restitue sous forme de chaleur.

Par extension, le terme chauffage désigne aussi tous les systèmes destinés à assurer l'augmentation de température d'une pièce à vivre ou d'un processus de fabrication.

 

Capteur de chauffage solaire, toit de terrasse.

Histoire

La domestication du feu par Homo erectus est attestée à partir d’environ −450 000 ans, notamment dans les sites de Menez Dregan à Plouhinec en Bretagne, de Bilzingsleben en Allemagne ou de Vértesszőlős en Hongrie et plus récemment de Terra Amata près de Nice. Une équipe israélienne fait remonter les plus anciennes traces de la domestication du feu à −790 000 ans sur le site du Gesher Benot Ya'aqov au bord du Jourdain¹.

On a probablement d'abord utilisé comme combustible le bois, les mousses et autres végétaux secs. En cas de pénurie ou de rareté du bois, les déjections d'animaux herbivores ont pu le remplacer (comme durant la Révolution française). En Chine, l'exploitation de la houille se fait depuis des temps immémoriaux².

En France, l'usage du bois est encore assez général au XIX^e siècle, mais son prix élevé fait progressivement croître la part du coke et la houille dans la consommation.

La cheminée est connue des romains, qui l'utilisent dans les hypocaustes, premier chauffage par le sol, inventé par les Grecs, dont le foyer se trouve en dehors du bâtiment et l'air est injecté sous le plancher². On l'utilise dans les thermes de Gortyne, d'Olympie, de Syracuse, dès 300 av. J.-C. Pour les usages domestiques, on ne l'utilise pas souvent : il y a dans leurs ruines de Pompéi et Herculanum, absence complète de cheminées, ce qui indique que les Pompéiens comme beaucoup de Napolitains, encore au XIX^e siècle, ont recours au brasero, quelquefois mobile, les gaz s’échappant par une tuile omise dans la couverture².

C'est peut-être sous des latitudes plus septentrionales, où le chauffage a plus de justifications, que la cheminée à conduit fait son apparition. Au XI^e siècle, les cheminée font définitivement partie de l'architecture³. Les premières cheminées n'utilisent que la chaleur rayonnante, causent un appel considérable d'air froid extérieur, ne débarrassent qu'incomplètement de la fumée et ne peuvent chauffer que les personnes placées immédiatement près du foyer². La cheminée sera progressivement améliorée mais ne sera jamais un organe de chauffe bien performant.

XVII^e siècle

En 1619 paraît le premier ouvrage complet sur les poêles, publié par Franz Kessler (de)⁴. Son travail indique dès cette époque tous les principes du chauffage usités en Allemagne².

En 1624 paraît en France un ouvrage de Louis Savot dans lequel apparaît l'isolement du foyer contre le mur et l'usage des chambres de chaleur⁵. Peu de progrès sont réalisés par la suite dans la conception des cheminées. Les efforts réalisés au XIX^e siècle portent sur isolement complet du foyer, la multiplication des surfaces de chauffe et surtout de celles de transmission, l'introduction d'air extérieur préalablement chauffé au contact de la fumée².

En France, beaucoup de maisons rurales à l'époque moderne ne disposent pas de véritable cheminée, souvent elles n'offrent aux occupants qu'un simple foyer installé sur le sol en terre battue. Si le poêle est fréquemment utilisé en Allemagne, il demeure plus rare en France où on lui préfère la cheminée. Cette tendance persiste jusqu'à la fin du XVIII^e siècle, mais à la veille de la Révolution, de plus en plus de foyers optent pour le chauffage au poêle, qui offre l'avantage de ne pas imprégner la maison de l'odeur de la fumée⁶.

À partir du XVIII^e siècle, l'énergie dégagée par le chauffage de l'eau produit des applications motrices dans les machines à vapeur.

XIX^e siècle

Au XIX^e siècle, un foyer ordinaire d'appartement peut déterminer par son tirage une évacuation de 800 à 1 000 m³ d'air par heure et malheureusement c'est là le rôle principal des cheminées, la ventilation. En effet cette évacuation d'air à l'extérieur, et par conséquent le refroidissement des pièces, sont d'autant plus considérables que le chauffage fonctionne avec plus d'activité. Rarement les prises d'air extérieur qu'on a ajoutées dans des systèmes de tuyaux plus ou moins contournés sont suffisantes pour alimenter la combustion et pour remplacer l'air ascendant du tuyau de fumée. Ce sont toujours les portes et les fenêtres qui viennent donner le complément d'air indispensable².

En 1847, les combustibles employés dans les foyers des machines à vapeur, etc., sont au nombre de trois principaux⁷ : le bois, la tourbe et la houille. On compte donc trois combustibles qui, soumis à la « carbonisation » (en fait une pyrolyse), donnent naissance à trois nouveaux combustibles : le charbon de bois, le charbon de tourbe et le charbon de houille ou coke.

En 1857, l'industrie pétrolière naît en Roumanie, avec la première raffinerie à Ploieşti. Le fioul est progressivement utilisé dans le chauffage, et à partir de 1960, le gaz naturel.

En 1870, les combustibles employés dans le chauffage (avec leurs valeurs calorifiques par kilo) sont la houille (8 000 calories), les briquettes de houille agglomérées (8 000 calories), le coke des usines à gaz (7 000 à 7 500 calories), la tannée en motte (produit résiduel, sorte de sciure provenant de la préparation des cuirs au tannage végétal et qui sert de combustible bon-marché, 5 000 calories), le bois sec (3 500 calories) ou ordinaire (3 000 calories), le charbon de bois (6 000 calories), le gaz d'éclairage (gaz de houille) (6 000 calories par mètre cube), l'huile de pétrole (8 000 calories)⁸.

XX^e siècle

Le début du XX^e siècle est marqué par la maîtrise des techniques de la vapeur et les premières chaudières vapeur viennent équiper les immeubles d'habitation.

Dans les années 1910, les premiers chauffe-eaux solaires apparaissent aux États-Unis et avec eux les premiers systèmes de chauffage solaire.

Les systèmes de chauffage central (à eau chaude) remplaceront petit à petit les chauffages utilisant la vapeur.

Le tout premier radiateur électrique date de 1912 et est fabriqué en Allemagne par le fabricant Werkstätten Bernhard Stadler Paderborn. Il est aujourd'hui exposé au Musée Wolfsonian-FIU Museum à Miami⁹.

Dans les années 1960, le chauffage électrique fait également son apparition. D'abord très énergivore avec les convecteurs électriques, il se développe rapidement, et les fabricants imaginent des appareils dont la technologie est de plus en plus perfectionnée. C'est le cas du chauffage électrique à inertie qui s'inspire de la nature^a, le cœur de chauffe (en céramique, en fonte...) est chauffé et accumule la chaleur. Le radiateur à inertie chauffe donc par rayonnement en diffusant la chaleur accumulée. Contrairement au convecteur électrique, le chauffage électrique à inertie permet de chauffer de manière assez stable.

Le choc pétrolier, permettra aux énergies renouvelables, et notamment au solaire thermique de se développer fortement entre 1973 et 1985.

La rareté et le coût des énergies fossiles font que des systèmes de chauffage intégrant les énergies gratuites ou renouvelables comme le solaire, la géothermie, font une apparition marquée au début de notre XXI^e siècle. La nécessité de réduire la consommation d'énergie émettant des polluants, et notamment du CO₂, est reliée à la conservation des ressources de la planète pour les générations futures. La notion de développement durable¹⁰ apparaît alors. La France investit aussi beaucoup dans les technologies de chauffage ; des constructeurs français investissent par exemple dans le procédé de chauffage aux granulés de bois.

XXI^e siècle

Dans les années 2000, les législations européennes tendent à évoluer pour imposer le développement du marché du répartiteur de frais de chauffage.

Quelques données

Réglementation

La réglementation française demande à ce que les systèmes de chauffage des logements puissent permettre d'atteindre en moyenne 18 °C, mais que le chauffage soit éteint au-delà de 19 °C^11,12. La même limite supérieure de 19 °C est applicable pour la plupart des locaux autres que les logements, tels que les bureaux et les établissements recevant du public, à l'exception de cas particuliers (entre autres, limite de température plus basse dans les gymnases, mais plus haute dans les établissements sanitaires et hospitaliers)^12,13.

Données énergétiques

Si une habitation a besoin de 10 000 kWh/an de chauffage annuel et que le système de chauffage a un rendement global de 80 %, alors elle consommera :

10 000 kWh/an / 80 % = 12 500 kWh/an en énergie finale.

La consommation totale d'énergie finale, avant transformation, pour le chauffage des ménages en France est d'environ 35 Mtep en 2002¹⁴.

L'influence du climat sur les besoins en chauffage s'évalue au moyen des degrés-jours unifiés.

Sources d'énergie

Un système de chauffage fonctionne à partir d'une source d'énergie primaire ou d'électricité (énergie secondaire). L'énergie consommée et comptabilisée à la pompe (pompe à fioul, stère de bois, compteur d'électricité, compteur de gaz) s'appelle « énergie finale ».

Les sources d'énergie peuvent être d'origine fossile (fioul, charbon, gaz naturel, GPL, etc.), nucléaires ou renouvelables (bois énergie, énergie solaire, géothermie, barrages hydrauliques, etc.).

L'énergie utilisée pour le chauffage provient généralement de combustibles solides (houille, chauffage au charbon, bois, chauffage au bois, tourbe, charbon de tourbe), de combustibles liquides (fioul), de combustibles gazeux (biomasse, chauffage au gaz), d'électricité (chauffage électrique, climatisation, électrothermie), d'énergie solaire (capteur solaire thermique, accumulateur solaire, chauffage solaire), de géothermie ou d'un dispositif thermodynamique (pompe à chaleur).

Chaque énergie possède ses particularités en matière de stockage, de transport et d'appareil de chauffage (chaudière ou chauffe-eau, brûleur, corps de chauffe, etc.), ainsi qu'en matière de précautions incendie et sanitaires.

Structure d'un système de chauffage

Un système de chauffage comprend nécessairement :

• une source de chaleur : la source de chaleur se trouve nécessairement à une température supérieure à la température de l'objet, du matériau ou l'espace à chauffer, sauf dans le cas des pompes à chaleur ;
• un émetteur de chaleur : l'émetteur de chaleur permet l'échange de l'énergie thermique entre la source de chaleur et l'objet, le matériau ou l'espace à chauffer. Cet émetteur peut être statique comme un radiateur, un convecteur, un plancher chauffant ou dynamique comme un ventilo-convecteur, une centrale de traitement d'air, un aérotherme.

Dans le premier cas, l'émetteur transmet sa chaleur par convection et/ou rayonnement. Dans le deuxième cas, c'est un ventilateur qui pulse l'air au travers d'une batterie chaude et qui transmet la chaleur au milieu ambiant par recyclage et mouvement d'air.

Ces deux éléments peuvent éventuellement être confondus (par exemple, une flamme est source de chaleur ; elle émet aussi directement cette chaleur sous forme de rayonnement. Autre exemple, un convecteur électrique produit et transmet sa chaleur.

Un système de chauffage peut aussi comprendre :

• un système de stockage de la chaleur ;
• un ou plusieurs systèmes de transport de la chaleur : le transport de la chaleur est réalisé le plus souvent au moyen d'un fluide présentant une capacité calorifique élevée, appelé fluide caloporteur.

La relation entre la température extérieure et la température intérieure est donnée par une courbe de chauffe ou loi d'eau. Certaines installations se règlent au travers d'une courbe de chauffe, qui permet à partir de la température extérieure de définir la température de chauffe. Dans le cas fréquent ou le caloporteur est l'eau, la courbe de chauffe est en général appelée loi d'eau.

Exemples de courbes de chauffe¹⁵.

Système

 

Radiateur de chauffage central.

Le chauffage d'ambiance est destiné à assurer une température déterminée et/ou le confort dans un lieu clos ou ouvert. Plusieurs systèmes de chauffage existent :

Chauffage individuel ou collectif

• Chauffage individuel : installation individuelle pour une maisons, un appartement ou un immeuble.
• Chauffage collectif : installation collective couvrant les besoins de plusieurs maisons, appartements ou immeubles, les frais sont alors partagés, traditionnellement au prorata de la surface des logements, mais parfois au moyen d'un répartiteur de frais de chauffage.

Chauffage central ou décentralisé

• Chauffage central : on parle de chauffage central lorsque l'on chauffe plusieurs pièces d'un immeuble ou d'une maison à partir d'un seul point de cet immeuble grâce à un générateur de chaleur, la chaudière.
• Chauffage décentralisé ou chauffage local : contrairement au chauffage central, un système ou les fonctions de génération et d'émission sont assurées conjointement au sein de chaque appareil. Il n'y a pas de fluide caloporteur, pas de réseau permettant d'acheminer ce fluide et donc pas de fonction de distribution.

Mode de transfert thermique

• Convection : transfert thermique qui implique un déplacement de matière dans le milieu.
• Conduction : transfert thermique provoqué par une différence de température entre deux régions d'un même milieu ou entre deux milieux en contact sans déplacement appréciable de matière.
• Rayonnement : synonyme de radiation en physique, processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.

Fluide caloporteur

Le fluide caloporteur peut être :

• l'eau chaude : l'eau réchauffée (l'installation comporte un générateur de chaleur (chaudière ou bouilleur, une distribution d'eau et des émetteurs de chaleur) ;
• l'air pulsé : l'air ambiant réchauffé (l'installation comporte un générateur d'air chaud et le plus souvent une distribution de cet air chaud) ;
• un fluide caloporteur : en général une huile (réservé aux très grosses installations et en général au transport de la chaleur entre la production centralisée et des sous-stations qui sont des interfaces entre un réseau de production dit « primaire » et un réseau de distribution jusqu'aux émetteurs de chaleur dit « secondaire »).

Chauffage de l'eau

Article détaillé : Chauffage de l'eau.

Économie

Pour suivre l'actualité des prix de l'énergie, le Ministère Français de la Transition Écologique met à disposition les données mensuelles de l’énergie¹⁶.

Coût de l'énergie

En 2007 :

• l'électricité est à 11,42 euros TTC les 100 kWh, prix avec un abonnement moyen pour un ménage ;
• le gaz est à 5,29 euros TTC les 100 kWh PCS prix avec un abonnement moyen pour un ménage ;
• le Fioul domestique est à 6,53 euros TTC les 100 kWh PCI ;
• les granulés de bois en vrac sont à 4,66 euros TTC les 100 kWh PCI.

En 2014 :

• l'électricité est à 15,72 euros TTC les 100 kWh, prix avec un abonnement moyen pour un ménage ;
• le gaz est à 7,59 euros TTC les 100 kWh PCS prix avec un abonnement moyen pour un ménage ;
• le fioul domestique est à 8,62 euros TTC les 100 kWh PCI ;
• les granulés de bois en vrac sont à 6,13 euros TTC les 100 kWh PCI.

En 2020 :

• l'électricité est à 18,88 euros TTC les 100 kWh, prix avec un abonnement moyen pour un ménage ;
• le gaz est à 7,73 euros TTC les 100 kWh PCS prix avec un abonnement moyen pour un ménage ;
• le fioul domestique est à 7,69 euros TTC les 100 kWh PCI ;
• les granulés de bois en vrac sont à 6,15 euros TTC les 100 kWh PCI.

Contrôle d'humidité

Le système de chauffage permet aussi de contrôler le taux d'humidité de l'air dans un bâtiment. Contrairement à certaines croyances, le taux d'humidité de l'air n'est pas dépendant du type de chauffage installé, c'est-à-dire des types d'unités servant à chauffer l'air ambiant tels des radiateurs à vapeur, radiateurs à eau chaude ou radiateurs électriques, ainsi que des matériaux que composent les murs, ou qui se retrouvent dans le bâtiment. Ce taux d'humidité dépend principalement de trois phénomènes :

• les sources intérieures de vapeur d'eau (cuisine, vapeur d'eau chaude dans les salles de bain) ;
• l'augmentation de la température de l'air ambiant selon ce principe physique : lorsqu'il y a augmentation de la température de l'air, le taux d’hygrométrie (taux d'humidité relative) diminue ;
• un autre phénomène, responsable de la diminution du taux d'humidité est lié à la vitesse de renouvellement de l'air, due à l’entrée de l'air extérieur au travers des parois et ouvertures du bâtiment et à la présence d'une éventuelle ventilation mécanique contrôlée (VMC). Sans VMC, ce taux de renouvellement sera d'autant plus grand que le différentiel des températures de l'air extérieur et intérieur du bâtiment est élevé (par convection thermique).

D'ailleurs, c'est avec ce taux de renouvellement et la vitesse à laquelle ce changement se produit que l'on peut calculer le volume d'air extérieur qui s'infiltre dans le bâtiment.

Pour assurer un taux constant d'humidité dans le bâtiment, il peut être utile d'installer un système d'injection de vapeur d'eau, soit par vaporisation ou par évaporation ou sous la forme de vapeur. Il est important d'utiliser une bonne qualité d'eau, car les impuretés se retrouveront inévitablement dans l'air ambiant. Inversement pour abaisser le taux d'humidité intérieur, on peut accroître le débit de la ventilation mécanique contrôlée (VMC) afin d’accélérer l'extraction d'air humide.

Le taux d'humidité idéal doit aussi être défini en fonction de la composition architecturale des murs et de leur résistance thermique, ainsi que la localisation d'éventuels coupe-vapeur.

Si un taux d’hygrométrie trop élevé est maintenu, il se produira une condensation sur les parois froides si leur température est égale ou inférieure à la température du point de rosée. C'est ce que l'on peut souvent observer sur des vitrages mal isolés (non doublés).

Un taux d'humidité trop élevé peut aussi être la cause de ruissellements d'eau, pris à tort comme ayant pour origine une fuite dans un toit, mais qui sont en réalité dus à la condensation qui se produit dans les combles ou sur des murs froids à partir de l'humidité excessive contenue dans l'atmosphère interne du bâtiment. De la même façon, il se produit parfois une condensation sur les vitres d'une pièce.

L'apparition de champignons à la surface d'un mur extérieur peut aussi être causée par l'humidité interne du bâtiment. Ainsi, il est utile de prendre garde à réguler le taux d'humidité de l'air contenu dans un bâtiment si l'on veut se prémunir des dommages observés dans les bâtiments (principalement rénovés) que leurs constructeurs n'ont pas équipés suivant les précautions d'usages afin d'y maintenir un taux d'humidité adéquat.

Impact environnemental et nuisances

 

Bois sous forme de bûches pour chauffage. Le bois énergie est un type de bioénergie utilisant la biomasse.

Gaz à effet de serre

Le chauffage a un impact environnemental important : les usages « résidentiels et tertiaires » représentaient en 2001 en France 20 % des émissions de gaz à effet de serre (cause du réchauffement climatique) et le chauffage des habitations et lieux de travail représente 75 % de ces 20 %, donc 15 %¹⁷ du total.

Cet impact est en partie sous le contrôle des individus : chacun règle à sa guise la température de son domicile et peut donc décider de limiter son impact personnel. Baisser de 1 °C la température fait baisser la consommation de 7 à 10 %. Les préconisations médicales de 1960 recommandaient une température de 16 à 17 °C dans les bureaux et salles de classe¹⁸.

Le choix de la source d'énergie de chauffage (par exemple de la proportion de fossile et de renouvelable) influe sur ses conséquences environnementales, notamment sur ses émissions de gaz à effet de serre. Le chauffage électrique, par rapport au gaz, est ainsi légèrement moins émetteur en France (180 gCO₂/kWh, contre 195)^b, et trois fois plus émetteur en Europe (500 à 600, contre 195)¹⁹. Mais les logements équipés au gaz consomment plus d’énergie que ceux utilisant de l’électricité pour se chauffer (la consommation de chauffage électrique est de 19 kWh d’énergie finale par mètre carré et par an et de 40 pour le gaz, en logement neuf), si bien que « l’électricité n’est pas plus chère que le gaz »¹⁷. En France, d'après un expert d'EDF, le chauffage représente 25-30 % de la pointe de consommation électrique journalière et, « Même au moment de la pointe, l’électricité tous usages confondus émet deux fois moins de CO₂ que le gaz »¹⁷.

Enfin, une installation de pompe à chaleur permet de diviser par quatre les consommations électriques associées au chauffage, réduisant significativement les émissions induites¹⁷.

Particules fines

Le chauffage n'a pas un impact environnemental seulement sur les émissions de gaz à effet de serre, il peut également avoir un impact sanitaire. C'est notamment le cas des émissions de particules par les modes de chauffage exploitant la combustion de combustibles fossiles ou renouvelables. En France métropolitaine, le chauffage au bois est le principal émetteur de particules fines (PM_2,5) et l'émetteur majoritaire de particules très fines (PM_1,0), les plus dangereuses pour la santé. Il est également émetteur majoritaire de composés toxiques ou cancérigènes comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et le benzène, eux-mêmes véhiculés par ces particules^{20[source insuffisante]}. Il fait l'objet d'une attention toute particulière de la part du « Plan particules », intégré dans la deuxième version du Plan national santé-environnement (PNSE 2)²¹. Le développement du bois énergie dans le cadre de la promotion des énergies renouvelables fait en effet craindre une aggravation de la pollution par les particules (et ce qu'elles véhiculent). La distinction entre « énergie renouvelable » et « énergie propre » est donc importante.

Pompes à chaleur et géothermie

Les pompes à chaleur géothermiques de profondeur accélèrent le transfert thermique du sous-sol terrestre vers l'atmosphère via le local chauffé. Excepté cette spécificité, l'ensemble des pompes à chaleur sont une forme de chauffage électrique à rendement amélioré, leur impact environnemental est par conséquent principalement celui de l'énergie primaire utilisée pour produire l'électricité.

La géothermie peut occasionner des pollutions des nappes phréatiques en cas de fuite ou rupture des tuyaux contenant les fluides de transfert thermique.

Nuisances sonores

Lorsque les appareils de chauffage (type pompe à chaleur par exemple) sont installées dehors, elles peuvent causer une pollution sonore gênante pour soi-même ou pour le voisinage. La pompe Viessmann citée ci-dessus fait 70 dB en sortie, d'autres annoncent des chiffres variés, souvent dans des conditions différentes : à 1 m, à 5 m, à 10 m. Il faut tenir compte du fait que la pompe fonctionnera nuit et jour, par intermittence, et que de nuit même 40 dB sont une nuisance. Elle émet aussi des sons à basse fréquence (ventilateurs) qui peuvent franchir isolations et doubles vitrages. Enfin, le niveau de bruit réel peut être très différent de la valeur catalogue.

Notes et références

Notes

• Dans le désert, les températures chutent considérablement la nuit. Ainsi, certains animaux, comme les serpents ou certaines espèces de lézards, qui ont besoin de chaleur, se réfugient près des roches chaudes qui ont accumulé la chaleur du soleil.

2. Cela est dû à la production d'électricité du pays essentiellement d'origine nucléaire.

Références

• (fr) Jean-Luc Goudet, « Découverte du feu : elle daterait de 790 000 ans » [archive], Futura-Sciences, 27 octobre 2008 (consulté le 4 février 2009).
• Victor Charles Joly, Traité pratique du chauffage, de la ventilation et de la distribution des eaux dans les habitations particulières à l'usage des architectes, des entrepreneurs et des propriétaires [archive], Baudry, 1869, sur Gallica.
• Jean-Pierre Adam, La construction romaine, Grands manuels Picards, 2011^{[réf. incomplète]}.
• Franz Kessler, Espargne-bois, c'est-à-dire Nouvelle et par ci-devant non commune, ni mise en lumière, invention de certains et divers fourneaux artificiels, escrite premièrement en allemand par François Keslar, maintenant publiée en françois J. T. de Bry, 1619.
• Louis Savot, Sur l'Architecture des bâtiments particuliers, Antoine Robinot et Jean Gesselin, 1642^{[réf. incomplète]}.
• Marjorie Meiss, La culture matérielle de la France, Paris, Armand Colin, 2016, p. 203.
• Dictionnaire des Arts et Manufactures, 1847 (lire en ligne [archive]).
• Arthur Jules Morin, Manuel pratique du chauffage et de la ventilation. 1870. Consulter en ligne [archive]
• « Histoire et évolution du chauffage : l'hypocauste de l'antiquité, le premier chauffage par le sol, le premier radiateur électrique et l'apparition du chauffage central dans les années 70 : rétrospective et vintage » [archive], sur www.radiateur.design (consulté le 16 avril 2020).
• Le guide expert en chauffage et climatisation - génie climatique et énergétique [archive] [PDF], sur xpair.com.
• Direction de l'information légale et administrative (Premier ministre), « À quelle température doit être chauffé un logement ? » [archive], sur www.service-public.fr, 16 octobre 2019 (consulté le 12 novembre 2021)
• « Code de l'énergie - Article R241-26 » [archive], sur Légifrance, 1^er janvier 2016 (consulté le 12 novembre 2021).
• « Il est interdit de chauffer un logement à plus de 19 ° » [archive], sur picbleu.fr, 25 octobre 2021 (consulté le 12 novembre 2021).
• Observatoire de l’énergie, « 20 ans de chauffage dans les résidences principales en France de 1982 à 2002 [archive]  »[PDF], sur statistiques.equipement.gouv.fr, octobre 2004.
• Exemple de réglage d'une courbe de chauffe [archive], sur energieplus-lesite.be (consulté le 26 août 2021).
• [1] [archive], sur statistiques.developpement-durable.gouv.fr.
• « Le chauffage électrique, talon d’Achille ou idée reçue ? » [archive], sur Société française d'énergie nucléaire, 31 janvier 2017 (mis à jour le 28 septembre 2021) (consulté le 14 novembre 2021).
• Larousse médical, 1960.
• « Pas si vertueux que cela le chauffage électrique ! », Les cahiers de Global Chance, Global Chance, n^o 25,‎ septembre 2008 (lire en ligne [archive] [PDF], consulté le 9 février 2022).
• Source Citepa,bois énergie [archive], sur granulaugil.com

21. Plan Particules complet [archive] [PDF], pages 9 à 12 : vignettes 10 à 13.

Annexes

Articles connexes

• Chauffage de l'eau
• Destratification
• Bassinoire
• Bouillotte
• Chaufferette
• Entretien des chaudières
• Désembouage
• Plomberie
• Parasol chauffant
• Chauffage infrarouge
• Installation de chauffage
• Ventilation
• Climatisation
• géothermie
• Grillage avertisseur

Liens externes

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  • (en) Medical Subject Headings
• Nathalie Tchang, «  Consommations : conventionnelles, prévisionnelles ou réelles ? » [archive], novembre 2013
• « Rénovation et chauffage [archive] », Services cantonaux suisse-romands de l'énergie et de l'environnement.

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• Portail de l’environnement
• Portail du climat

Volet (fenêtre)

 

 

 

Cet article ne cite pas suffisamment ses sources (novembre 2016).

Si vous disposez d'ouvrages ou d'articles de référence ou si vous connaissez des sites web de qualité traitant du thème abordé ici, merci de compléter l'article en donnant les références utiles à sa vérifiabilité et en les liant à la section « Notes et références »

En pratique : Quelles sources sont attendues ? Comment ajouter mes sources ?

 

Volets du château de Leeds.

Pour les articles homonymes, voir volet.

Un volet est un dispositif habituellement installé devant une fenêtre (couvre-fenêtre) ou une porte, en intérieur, qui peut être fermé pour se protéger de la lumière, des intrusions, des regards extérieurs ou comme élément d'isolation contre la chaleur ou le froid.

Un volet extérieur est appelé « contrevent¹ ».

Les volets sont traditionnellement composés d'un panneau en bois plein sans fentes avec des gonds métalliques sur la fenêtre.

Historiquement, ces volets ont pu être des panneaux simplement accrochés par des pitons. Puis ils furent ensuite articulés avec des charnières et rabattus dans l'embrasure large et profonde faite dans le mur.

Galerie

• 

  Arrêt de volet à tête de bergère.

• 

  Arrêt de volet marseillais (tourniquet en forme de feuille).

• 

  Arrêt à double volute.

Notes et références

1. Définitions lexicographiques [archive] et étymologiques [archive] de « volet » dans le Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales.

Voir aussi

Articles connexes

Sur les autres projets Wikimedia :

• Volet (fenêtre), sur Wikimedia Commons

• Contrevent
• Espagnolette
• Fenêtre
• Jalousie
• Persienne
• Volet bleu charrette

• Portail de l’architecture et de l’urbanisme

Serrure

 

 

 

Une serrure est un mécanisme de fermeture (d’une porte, d’un véhicule) qui ne peut être ouvert que par une clef ou une combinaison correspondante¹.

Histoire

 

Coffre médiéval équipé d'une serrure à moraillon.

L’invention de la serrure a suivi logiquement celle du verrou apparue lors de la sédentarisation au Néolithique.

• Les premières portes ont été sécurisées par l’invention du verrou², simple tige de bois (le pêne) poussée dans une ouverture dans le montant fixe (la gâche). Les Égyptiens inventèrent le verrou à loquet tombant apparu il y a 7 000 ans³.
• Ce verrou étant facilement manipulable, on eut l’idée de bloquer celui-ci par une cheville mobile de bois : c’est la naissance de la serrure.
• Pour déverrouiller cette cheville, on fabriqua un outil comportant une dent (tige de fer) qui permettait de soulever la cheville. Puis, par déduction, on comprit alors que si cette tige avait plusieurs dents, elle pourrait soulever plusieurs chevilles : la clé était née.

 

Serrure de porte de grenier Dogon (Mali) et sa clé.

Il y a 4 500 ans, à l'Âge du bronze, sont apparues les premières serrures métalliques qui pouvaient être fixées à la face intérieure de la porte et, avec une clé de bronze, être fermées de l'extérieur à travers un trou, « le trou de la serrure »⁴. La serrure néolithique celtique en métal (bronze, cuivre) évolue avec l'apparition de la clé à ressort puis de celle par retrait de lames à ressort et translation. Les Romains étaient déjà au fait du travail du fer et du forgeage des métaux et c'est à l'époque gallo-romaine que seront inventées la serrure dite « laconienne » puis la serrure à rotation encore utilisée⁵.

Le dispositif est amélioré avec l'urbanisation progressive et la montée de la criminalité^{[réf. nécessaire]}. Linus Yale Jr. perfectionne l’invention de son père, Linus Yale Sr., la serrure cylindrique à goupilles et dépose en 1861 un brevet pour la première serrure cylindrique équipée d’une clef plate crantée, similaire à celles que l’on utilise aujourd’hui.

Le forgeron-serrurier était appelé « Fèvre » (du latin faber qui signifie forgeron). Par extension, travaillant l’or ce forgeron devint orfèvre.

La serrurerie en France - XVII^e siècle

C’est au XVII^e siècle que la serrurerie devient un art : l’artisan serrurier était alors seul maître de son art selon les règles corporatives édictées en 1650 sous le règne de Louis XIV⁶ et en vigueur jusqu'à la fin de l'Ancien régime⁷. À cette époque les premiers ateliers de serrurerie voient le jour, notamment dans le Vimeu en Picardie qui devint le berceau de la serrurerie en France.

 

Jeton de la corporation des serruriers. La profession de serrurier a été l'objet d'une discipline très sévère dans tous les temps en raison de la gravité exceptionnelle des conséquences des abus ou de la négligence de ses membres.

Saint Éloi

Article détaillé : Éloi de Noyon.

Éloi (Saint), (Eliglus en latin), évêque de Noyon apprit, sous la direction d'Abbon, maître de la monnaie de la ville de Limoges, la profession d'orfèvre, où il ne tarda pas à exceller.^{[réf. nécessaire]}

Types de serrures

 

Serrure du temple Embekka Devalaya à Kandy (Sri Lanka).

Il existe différents types de serrures :

• La serrure à garnitures utilise des pièces de métal fixes (les garnitures) dont la disposition doit correspondre au motif du panneton de la clef afin que celle-ci puisse tourner ;
• La serrure à gorges est équipée de pièces métalliques montées sur un pivot (les gorges), levés à une certaine hauteur par la rotation du panneton de la clef ;
• La serrure à goupilles, encore appelée serrure de Yale (du nom de son inventeur), utilise une série de goupilles (broches) de différentes tailles, pour bloquer l’ouverture sans l’introduction de la clef correspondante ;
• La serrure tubulaire est un type de serrure dans laquelle les goupilles sont disposées de façon circulaire par rapport au cylindre ;
• La serrure à pompe, souvent appelée serrure de sécurité, est un mécanisme cylindrique muni de plusieurs ailettes indépendantes coulissant suivant l'axe du cylindre ;
• La serrure à crémone est un élément de fermeture ;
• La serrure biométrique est un système qui utilise les mesures d'empreinte, de rétine, de contour des mains ou tout autre mécanisme ayant pour clé principale un trait unique à une personne (on pourrait penser à l'empreinte vocale, l'adn, etc.) pour identifier les personnes dont l'accès est autorisé ;
• La serrure à secret ou serrure à piège et à secret est une serrure dont le fonctionnement de l’ouverture est seul connu du propriétaire ;
• La serrure à disque est une serrure qui utilise des disques rotatifs comme mécanisme de déverrouillage au lieu de goupilles (notamment pour les serrures à combinaison).

Galerie

• 

  Serrure de l'hôtel de ville de Mons en Belgique.

• 

  Serrure de temple tibétain.

• 

  Serrure d'un bunker de l'armée américaine dans un dépôt de munitions en Rhénanie-du-Nord-Westphalie, Allemagne. Juillet 2020.

• 

  Mécanisme de serrure en fer au Merton College (Oxford), Royaume-Uni. Octobre 2010.

 

Notes et références

• serrure [archive],, sur le site cnrtl.fr, consulté le 2 octobre 2014
• Les portes d'autrefois comportaient parfois une bobinette qui était une pièce mobile qui tombait quand on retirait la chevillette, autorisant ainsi l'ouverture de la porte. Un moyen permettait de bloquer la chevillette, empêchant (verrouillant) l'ouverture de la porte.
• Guillemette Andreu et Christophe Barbotin, Les artistes de Pharaon : Deir el-Médineh et la Vallée des Rois, Réunion des Musées Nationaux, 2002, p. 75
• Michael Bübl, Savoir déverrouiller toutes les serrures : Tous les secrets de l'ouverture des serrures-, BookRix, 2017, p. 47
• Dossiers d'Archéologia n^o 335 sept oct 2009, p. 62,artisans et savoir-faire des gaulois
• Annales de l'Institut technique du bâtiment et des travaux publics, Federation nationale des travaux publics, Institut technique du bâtiment et des travaux publics, 1982, p. 36

7. http://architectura.cesr.univ-tours.fr/Traite/Notice/ENSBA_LES1249.asp [archive]

Annexes

Sur les autres projets Wikimedia :

• Serrures, sur Wikimedia Commons
• serrure, sur le Wiktionnaire

Bibliographie

• Jean-Pierre Guarry, 400 ans de serrures : : répertoire raisonné des serrures sous toutes les formes, de 1450 à 1850, Luxembourg Paris, Argusvalentines Diff. Vilo, coll. « Répertoires raisonnés », 2005, 270 p. (ISBN 978-2-919769-17-9)
• Marie Pessiot et al., La fidèle ouverture ou l'art du serruruier, Catalogue de l'exposition de Rouen, Musée Le Secq des Tournelles, 2007.
• Mathieu Linlaud, Serrures médiévales, Rennes, Presses universitaires de Rennes, 2014, 343 p., ill.

Articles connexes

• Cadenas
• Crochetage
• Verrou
• Vertevelle
• NF&A2P

Liens externes

• Gâche, Pêne et Clenche dans le Wiktionnaire

• Portail des technologies

Électricien

 

 

 

Électricien

Présentation

Appellation	électricien, électricienne
Secteur	Installation électrique
Métiers voisins	Électrotechnicien

Compétences

Diplômes requis	CAP Électricien Bac pro Métiers de l'électricité et de ses environnements connectés

Fonction

Risques	électrisation, électrocution

Codes

CITP	7411, 7413

ROME (France)	F1602

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Électricien est le nom donné au métier qu'exercent les personnes dans le domaine de l'électricité. Il est issu du terme électricité, puisque ceux-ci sont chargés de la réalisation, de la maintenance, de la modification d'installations électriques. Ils doivent respecter les normes en vigueur (en France la norme NF C 15-100) pour la réalisation de leurs travaux.Spécialités

On distingue plusieurs métiers avec des compétences communes, mais des savoir-faire très différents, suivant l'environnement spécifique dans lequel ils s'effectuent.

Électricien du bâtiment

Il officie dans tous bâtiments à vocation d'habitation et immeubles de bureaux. Il effectue les installations dans les bâtiments neufs, les modifications, la mise aux normes, les dépannages ainsi que la dépose des vieilles installations. Il n'a affaire qu'aux classes de tension : BT (basse tension) et TBT (très basse tension). Il travaille en étroite collaboration avec tous les autres professionnels du bâtiment: le maçon, le plombier, le plaquiste jusqu'au peintre.

Électricien courant faible

Il est spécialisé dans les installations comportant des circuits fonctionnant en TBT et faible courant : téléphonie, télésurveillance, sonorisation, contrôle d'accès, réseau informatique.

Électricien du tertiaire

Dans les grandes surfaces de vente et les installations de l'industrie tertiaire, il a des compétences : de l'électricien du bâtiment, de l'électricien courant faible et de l'électricien industriel. Il travaille aussi bien en TBT qu'en BT, parfois HT (haute tension)...

Électricien d'équipement industriel

Article détaillé : Électricien industriel.

 

Une femme électricienne de centrale électrique, effectuant un contrôle des installations à Abidjan en Côte d'Ivoire

Il œuvre sur les sites industriels : à l'installation, la maintenance et la modernisation des installations électrotechniques. Il est confronté à des systèmes avec des puissances adaptées à l'industrie, réclamant des tensions parfois très élevées et des courants bien souvent importants. Ses attributions l'amènent au voisinage de TBT, BT, HTA (20 000 volts)

Électricien de réseau

 

Électricien opérant une connexion au sommet d'un poteau en Allemagne. Août 2017.

Il est chargé de l'installation, de la modernisation et de la maintenance du réseau de transport électrique. Il utilise des méthodes, des procédures et de l'outillage spécifique à ce métier particulier. En général chaque type de tension requiert des électriciens possédant des formations différentes sur un même réseau.

Électricien d'équipements maritimes

Il œuvre sur les navires pour assurer la production, la distribution et l'entretien des systèmes de support électrique. Ses champs d'applications sont très variés et il doit s'adapter rapidement suivant les contraintes matérielles applicables à la classe de navire sur lequel il se trouve. Les tensions sur lequel il doit travailler sont très variés et sont fonction du pays d'origine du navire. La fréquence du courant alternatif doit souvent être adapté pour fournir des pièces d'équipements spécifiques. La génération suit normalement le standard NATO (440V, 60 Hz, 3 phases) puis transformée pour les applications spécifiques.

Électricien de cinéma et de théâtre (technicien spectacle)

Il travaille sur les plateaux de cinéma et de théâtre ou dans des décors naturels avec des sources diverses (fluorescents, HMI, tungstène).

L'électricien de cinéma est sous la direction du « chef électricien », lui-même sous la direction du chef opérateur, il place et règle les projecteurs et leurs accessoires. Le rôle du chef opérateur étant évidemment d'essayer de combler les vœux du réalisateur (metteur en scène).

Outillage utilisé

Les électriciens, les électriciennes, utilisent différents outils, les principaux étant :

• jeux de tournevis ;
• pince à dénuder ;
• pinces coupantes isolées ;
• pince à bec isolée ;
• dénude câble ;
• Scie à métaux ;
• jeux de clés plates ;
• jeux de clés à pipes ;
• jeux de clés Allen ;
• pince ampèremétrique (pour mesurer le courant lorsque le circuit est fermé, donc non accessible par un multimètre, qui est un outil plus pédagogique)
• multimètre.

Les équipements de protection individuelle (EPI) :

• chaussures de sécurité ;
• gants : spécialisé en latex pour travaux sous tension et d'autre gants de manutention pour travaux hors tension , travail BT, spéciaux HT ;
• les lunettes sont désormais interdites et sont remplacées par l'écran facial ou le casque avec visière ;
• vêtement de travail ;
• tapis de sol isolant ou tabouret isolant ;
• cadenas de consignation ;
• VAT BT et perche VAT en HT (le Vérificateur d'Absence de Tension est un voltmètre qui possède un autocontrôle de ses voyants afin d'être sûr d'utiliser un appareil en état de marche pour s'assurer de l’absence de tension)

Formations

Tous les électriciens ont bien sûr une formation de base sur l'électricité et ses applications.

• Ils ont fréquemment de bonnes connaissances en mécanique et ajustage.
• Souvent, ils sont obligés d'utiliser des engins de levage pour pouvoir atteindre le lieu de leurs travaux, il leur faut donc des formations spécifiques à la conduite de ces engins.
• Une formation dans le domaine de la sécurité, complétée par des recyclages réguliers (tous les trois ans), leur est dispensée par des formateurs en sécurité. Cette formation est obligatoire en France pour que leur employeur puisse leur délivrer une habilitation suivant les prescriptions de l'NF C18-510.

Spécificités locales

 

Un électricien à São Paulo, Brésil. Décembre 2016.

• Au Québec, le métier d'électricien(ne) est régi par la Commission de la construction du Québec (CCQ). Ainsi, toute personne désirant travailler dans ce domaine doit posséder une carte de compétence. Pour le métier d'électricien, une formation de 1 800 heures (environ deux ans) est obligatoire pour l'obtention de la carte de compétence.

• En France, les entreprises d'électricité peuvent choisir de faire reconnaître leurs compétences en s'adressant à une association professionnelle comme Qualifelec.

Liens externes

• (fr) Idées reçues sur l'électricité [archive], Institut national de recherche pédagogique (INRP)

Autres projets

Il existe une catégorie consacrée à ce sujet : Électricien.

 

Électricien sur Commons

• Portail du travail et des métiers
• Portail de l’électricité et de l’électronique

Ventilation

 

 

 

Pour les articles homonymes, voir Ventilation (homonymie).

 

Mécanisme d’insufflation d'air frais dans une mine de charbon aux États-Unis.

La ventilation est l'action qui consiste à créer un renouvellement de l'air, par déplacement dans un lieu clos. Elle est mise en œuvre dans les lieux où l'oxygène risque de manquer, ou bien où des polluants et autres substances indésirables (humidité, par exemple) risqueraient de s'accumuler en son absence : logements, bureaux, magasins, salles de spectacles, d'enseignement, ouvrages souterrains, tunnel routier, atelier industriel, mine…

L'AFSSET a en France constaté que « le fonctionnement constaté de ces dispositifs ne correspond pas toujours au fonctionnement théorique et que le cheminement de l’air dans les bâtiments n’est pas toujours conforme aux prévisions »¹.

Histoire

Avant le XIX^e siècle

L'éventail, inventé par les Chinois et autres Pankas (ou Punkha), faisant partie des appareils de ventilation² les plus élémentaires et les plus anciens, permettent de ménager un courant d'air rafraîchissant, dans les ambiances surchauffées des régions orientales³. Dans le même esprit les Badgirs ou « tour à vent » réalisent par tirage, une ventilation naturelle dans les édifices persans depuis des siècles et associée à une Yakhchal, permettent même la conservation de la glace dans des conditions de chaleur extrême en Iran, ainsi les ingenieurs persans de l'époque réalisent une des premières climatisation.

L'appareil de ventilation le plus commun et le plus primitif est toutefois probablement la cheminée, ou le trou ménagés au-dessus d'un foyer dans toutes les constructions du monde; L'air chaud est éventuellement aspiré dans un tuyau de cheminée, la force chargée de mettre en mouvement la colonne d'air est assurée par la chaleur du foyer, l'arrivée d'air se fait par les fissures et imperfections des parois de la construction.

Dans la Rome antique et jusqu'au Moyen Âge, les fenêtres étaient juste pourvues de volets, que l'on devait ouvrir pour faire entrer la lumière⁴. On ne parlait pas de ventilation mais la circulation d'air à l'intérieur du bâtiment était libre et abondante, assurées par les jeux de pression qui existent hors et dans le bâtiment.

Surtout dans le Nord, la nécessité de se protéger du froid et de retenir la chaleur des foyers, oblige à substituer aux panneaux de bois des volets, des éléments translucides, dans le meilleur cas du verre, transformations successives qui aboutissent au châssis de fenêtre moderne, qu'il n'est pas nécessaire de laisser ouvert pour faire entrer la lumière. D'une manière générale, par une amélioration des fermetures de baie, des matériaux et de leur mise en œuvre, le bâtiment va vers une plus grande étanchéité à l'air. On voit dès lors, la ventilation associée au chauffage, l'un étant antinomique de l'autre.

Lorsqu'elle s'érige en science milieu XVIII^e siècle, la ventilation s'intéresse à des milieux confinés dont font désormais partie les bâtiments³.

Mais la science s'est d'abord attachée à des lieux comme les mines, puis les intérieurs de navires, ensuite les prisons, les casernes et enfin les hôpitaux « où des masses de chair humaine en décomposition plus ou moins avancée empoisonnent l'atmosphère³».

La première ventilation artificielle dont l'histoire fasse mention est celle que conseille Hippocrate en –460⁵, lors d'une épidémie à Athènes et celle qu'on appliqua encore au XIX^e siècle quelques villes du Midi de la France pendant la quatrième pandémie de choléra, à savoir l'allumage de vastes foyers sur les places publiques. Ces foyers brûlaient une partie des miasmes aériens et provoquaient un courant d'air dans l'atmosphère ambiante, mais ils exigeaient une masse énorme de combustible et n'agissaient que sur des surfaces très restreintes³.

 

Caisse à ventilateur du docteur Hales, composée de deux caisses en bois parallèles (a, b, c, d) dans lesquelles l'air est aspiré ou refoulé par une série de valves (h).

 

Moulin à vent actionnant le ventilateur du docteur Hales à la prison de Newgate.

 

En 1776, on voit appliquer en Angleterre le ventilateur à soufflet mû par un balancier, décrit dans le supplément de l'Encyclopédie Diderot et d'Alembert.

 

Principe de ventilation des hôpitaux par Léopold Genneté, 1767.

La figure 124 tirée de son ouvrage indique presque tous les progrès réalisés au XIX^e siècle. Il conseille :

1. Un foyer extérieur pour l'introduction de l'air pur préalablement chauffé en hiver ;
2. La pente à donner au plafond pour faciliter la sortie de l'air vicié par un tuyau central ;
3. Des gaines séparées pour chaque étage ;
4. Un foyer d'appel placé dans les combles où il indique clairement tous les moyens usités au XIX^e siècle y compris la prise d'air sur les toits quand on a à craindre les émanations du sol.
   
   
   Léopold Genneté. Principe de ventilation des hôpitaux, 1767.

Un ouvrage de 1557, que Georgius Agricola publie à Bâle sur l'exploitation des mines, le De re metallica⁶, indique les moyens employés alors pour la ventilation et on reconnaît dans le dessin de l'époque les mêmes moyens artificiels encore employés au XIX^e siècle: Le soufflet, le ventilateur rotatif, le ventilateur à ailes et à quadruple compartiments. Il est déjà question de divisions pour les courants montants et descendants³.

En 1745, Samuel Sutton s'occupe spécialement de la ventilation des navires⁷.

À partir de 1734, John Theophilus Desaguliers³, et le physiologiste, chimiste et inventeur britannique Stephen Hales, introduisent les ventilateurs mécaniques pour aérer la prison de Newgate, les hôpitaux et surtout les Chambres des communes où une « roue centrifuge » est employée^{n 1}. En 1750, un comité est institué à Londres, par la Royal Society, pour examiner le mauvais état de ventilation de ces prisons qui produit alors « la maladie bien connue sous le nom de fièvre des prisons ». Sir John Pringle auteur de Observations on the Nature and Cure of Hospital and Jayl Fevers et le docteur Hales recommandent l'usage d'un ventilateur inventé par ce dernier et bientôt les décès à Newgate sont réduits de sept ou huit par semaine, à environ deux par mois. On a une idée de ce qu'est alors la prison de Newgate, par ce fait que des onze ouvriers employés à établir le ventilateur, sept sont attaqués de la fièvre et un en meurt⁸.

Devant la presque disparition de mort par la « fièvre des prisons », l'usage des ventilateurs inventés par Stephen Hales, se généralise dans ces établissements, ainsi que dans les hospices et les navires. Leur emploi se répand également en France, où Hales obtiendrait du roi Louis XV, à l'occasion d'une guerre avec la France, l'autorisation de faire installer de tels dispositifs dans les dépôts où sont retenus des prisonniers anglais.

En France, Duhamel du Monceau est le premier qui en 1759 indique dans son ouvrage l'emploi de l'appel fourni par les fourneaux de cuisine des navires pour désinfecter les cales³. Il s'inspire des travaux de Hales dans l'établissement de la ventilation des greniers à blé.

En 1767, Léopold Genneté faisant ressortir les inconvénients des moteurs mécaniques de ses devanciers, expose l'application aux hôpitaux de la ventilation par appel d'air qu'il a observée à Liège dans les mines où on la pratique depuis des siècles³.

Apports du XIX^e siècle

La chimie connaît un énorme progrès quantitatif avec Antoine Lavoisier qui l'a promue en science exacte. Les bases de la théorie de la chaleur sont posées, on étudie la propagation de la chaleur à travers les corps, les lois du réchauffement et du refroidissement⁹, les phases gazeuses, etc.

Début XIX^e siècle, les questions de ventilation, de chauffage et d'assainissement en général, deviennent une préoccupation majeure, sous l'impulsion des courants hygiénistes, d'abord en Angleterre (prison de Pentonville, Guy's Hospital, etc.), plus tard en France. Il est question de la ventilation dans les habitations particulières, dans les casernes et les hôpitaux. En France, Jean-Pierre-Joseph d'Arcet est le premier qui au commencement du siècle applique la science d'une manière pratique et sérieuse à la salubrité des ateliers et des théâtres³. « En hygiène publique l'air est à là fois comme l'eau un aliment et un agent de désinfection ou de purification ». Le renouvellement de l'air peut être obtenu de diverses manières et est principalement indispensable là où se trouvent réunis beaucoup d'individus donnant lieu à de la chaleur et à des miasmes soit par eux-mêmes soit par les matières qu'ils travaillent ou par suite de leurs maladies hôpitaux ou dans des lieux destinés à recevoir les immondices ou les matières excrémentielles. L'hygiène publique se préoccupe de l'« aération extérieure », celle qui résulte de la disposition des cours de tous les édifices et maisons, de la largeur des rues, de leur direction, de leur exposition au midi, etc. « Faire de larges rues, des maisons peu élevées, des places spacieuses, des cours d'habitation proportionnées à la surface des bâtiments, […] tels sont les grands moyens de ventilation publique d'une ville que toute bonne administration doit chercher à établir malgré les oppositions et le mauvais vouloir de certains intérêts privés¹⁰ ».

Les principes de la ventilation sont alors toujours assez simples. Pour ventiler une pièce il faut trois choses une entrée, une sortie, une force. Toute capacité close où l'on voudra produire un renouvellement de l'air doit être munie d'au moins deux orifices, un orifice d'entrée et un orifice de sortie, l'un placé en haut autant que possible, l'autre dans le bas et loin du premier.
L'orifice de sortie est mis en communication avec une colonne d'ascension soumise à une force calorifique quelconque ou à un ventilateur mécanique et cette force combinée avec la grandeur des orifices et la hauteur de la colonne détermine la mesure de la ventilation obtenue.

L'appareil de ventilation par excellence celui qui est le plus commun, est alors et toujours la cheminée d'appartement; la colonne d'ascension c'est le tuyau de cheminée, la force c'est le foyer, l'arrivée ce sont souvent les fissures des portes et des fenêtres quand il n y a pas de ventouses suffisantes et de prise d'air derrière le foyer. Un foyer ordinaire d'appartement peut déterminer par son tirage une évacuation de 800 à 1 000 m³ d'air par heure et malheureusement c'est là le rôle principal des cheminées. En effet cette évacuation d'air à l'extérieur et par conséquent le refroidissement des pièces sont d'autant plus considérables que le chauffage fonctionne avec plus d'activité. Rarement les prises d'air extérieur qu'on a ajoutées dans des systèmes de tuyaux plus ou moins contournés sont suffisantes pour alimenter la combustion et pour remplacer l'air ascendant du tuyau de fumée. Ce sont toujours les portes et les fenêtres qui viennent donner le complément d air indispensable³.

Dans les grands espaces, des ventilateurs mécaniques sont actionnés par des machines à vapeur qui nécessitent éventuellement, l'assistance d'un machiniste!

Dès 1800, le gaz d'éclairage arrive dans les appartements. Encore au début du XX^e siècle, causés par le gaz de houille le gaz principalement utilisé, des utilisateurs se plaignent de mauvaises odeurs, de céphalées et de vomissements. Le gaz de houille, issu d'une pyrolyse de la houille est un mélange empoisonné de monoxyde de carbone, de sulfure d'hydrogène (et de méthane et d'hydrogène qui eux ne sont pas toxiques) qui oblige à une épuration physique et chimique qui sera longtemps imparfaite¹¹. La combustion du gaz de houille d'une part emprunte à l'air ambiant l'oxygène dont elle a besoin, et d'autre part rejette dans celui-ci le dioxyde de carbone, le dioxyde de soufre et lorsque la combustion est incomplète ou lorsqu'il y a des fuites, le très dangereux monoxyde de carbone, autant de produits toxiques ou corrosifs qui obligent dès lors à ventiler. L'emploi des ventilateurs et ventouses, fait désormais loi dans les appartements¹².

Le gaz d'huile et surtout la lumière oxhydrique sont envisagés comme solutions alternatives car moins polluants. À partir de 1880, l'électricité en remplaçant le gaz dans ses applications d'éclairage, signifie une amélioration substantielle de la qualité de l'air intérieur.

Les progrès réalisés dans les machines à vapeur profite aux installations de chauffage domestiques. Les calorifères, un des premiers système de chauffage central, réalisent une petite révolution en délocalisant une chaudière unique, source de pollutions diverses, et permettent de mieux contrôler le chauffage et la ventilation des pièces d'habitation. Des fluides caloporteurs sont mis en œuvre, acheminés dans des tuyaux vers des radiateurs, chargés de disperser la chaleur dans les pièces¹³.

Apports du XX^e siècle

 

Dans les maisons de type maison passive, le Test d'infiltrométrie, permet de connaître la quantité d'air qui entre dans l'habitat en dehors des systèmes de ventilation et par la suite de colmater pour les supprimer, les infiltrations d'air parasites.

 

Depuis un observatoire au sommet, on observe les ventilateurs installés sur le toit de la Place Ville Marie, à Montréal.

La climatisation moderne est inventée par Willis H. Carrier en 1902.

Le chauffage, ventilation et climatisation, sont de plus en plus souvent associés. Aux États-Unis, on les retrouve dans une discipline unique appelée « HVAC » (pour Heating, Ventilation and Air-Conditioning). L'HVAC devient une entreprise mondiale dont le rôle consiste en l'exploitation, la maintenance, la conception et la construction de systèmes, la fabrication et la vente d'équipements, l'éducation et la recherche. Cette industrie est historiquement régulée par les fabricants d'équipements HVAC, mais des organismes de régulation et de standardisation comme l'American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) sont instaurés dès 1894 pour soutenir l'industrie et encourager des standards élevés de finition.

Le premier choc pétrolier en 1973 aboutit dans les climats froids et tempérés, et surtout dans les pays occidentaux, à un nouveau type de construction faisant un usage intensif de l'isolation thermique. La pose de l'isolation s'accompagne de membranes plus ou moins étanches, de pare- et de freines-vapeurs qui visent à protéger l'isolant de toute atteinte par l'humidité ambiante ou extérieure. Les bâtiments de fait deviennent de plus en plus étanches, et la ventilation, qui est naturelle ou forcée, se préoccupe désormais d'évacuer le surplus d'humidité intérieur et surtout d'assurer le renouvellement d'air nécessaire à la respiration.

Dans les concepts du type « maison passive », développé à partir d'expériences réalisées dans les années 1970, les bâtiments sont totalement étanches, et la ventilation totalement assurée par des moyens artificiels.

Avec le protocole de Kyoto en 1997, visant à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, les États s'arment d'une batterie de règlements visant à améliorer la performance énergétique des bâtiments ainsi que leur dépendance aux sources d'énergies fossiles. La conception des bâtiments prend en considération désormais les caractéristiques thermiques, l'étanchéité à l'air du bâtiment, les équipements de chauffage et d'approvisionnement en eau chaude ; les installations de climatisation, la ventilation, ainsi que dans l'implantation la compacité et l'orientation du bâtiment, les systèmes solaires passifs et les protections solaires, l'éclairage naturel, etc. La paroi devient un objet de haute technicité.

Les matériaux de construction modernes contenant par exemple du formaldéhyde et d'autre part la découverte de nouvelles sources de pollution, telles le radon, deviennent un motif supplémentaire de ventilation.

Utilités

Article connexe : Renouvellement de l'air intérieur#Pourquoi aérer.

La ventilation d'un lieu a de manière générale plusieurs justifications :

• renouveler l'air ambiant, l'assainir, le dépoussiérer ;
• assurer la climatisation (chauffage ou refroidissement) du local ;
• réguler le taux d'hygrométrie (humidité) ;
• gérer la pression atmosphérique d'un lieu clos (en surpression ou en dépression) ;
• contrôler la concentration du CO₂ et des divers polluants intérieurs.

Suivant le lieu où elle est mise en œuvre, l'une de ces justifications est plus spécifiquement poursuivie.

Moyens mis en œuvre

Pour assurer le déplacement de l'air, on peut avoir recours à plusieurs systèmes :

• la convection naturelle, qui consiste à utiliser uniquement les transferts de chaleur et les courants d'air naturel (vents), pour déclencher le déplacement de l'air ;
• la ventilation mécanique est la plus courante, elle est généralement imposée par des normes simples et simplistes, elle reste complexe à maîtriser puisqu'elle se combine nécessairement aux phénomènes convectifs naturels qui varient selon chaque contexte : on utilise un ventilateur, (hélice ou turbine) entraînée par un moteur électrique pour souffler et/ou aspirer l'air.

Type de ventilations

Dans les bâtiments habités, six grands types de ventilations existent :

Article connexe : Renouvellement de l'air intérieur#Solution.

Ventilation naturelle

Elle se fait par ouvrants extérieurs ou via des conduits à tirage naturel.

Elle se base, passivement, sur trois moteurs naturels que sont le vent, le tirage thermique (l'air chaud monte) et le tirage aéraulique (suscité par la différence de pression entre un point haut et un point bas : la pression atmosphérique plus faible en hauteur induit une dépression faisant spontanément circuler l’air dans le bâtiment). Gratuite et passive, généralement silencieuse, la ventilation naturelle est présente dans la plupart des constructions traditionnelles et immeubles d'habitation (en France dans près des 2/3 du parc de logements soit presque tous les logements construits avant 1975)¹⁴ ;

Ventilation hybride

Article détaillé : Ventilation hybride.

Elle combine les avantages de la ventilation naturelle et de la ventilation mécanique en jouant sur le dimensionnement des gaines de ventilation naturelle, et en utilisant des dispositifs légers (éléments autoréglables, hygroréglables ou statiques) couplés à une assistance mécanique intermittente à basse pression. En générale, une sonde de température, un anémomètre ou un pressostat active automatiquement l'apport mécanique pour compléter l'action des moteurs naturels, uniquement quand c’est nécessaire, en fonction des conditions climatiques et de l'activité des utilisateurs du bâtiment (ex : ventilation accentuée au moment des repas)¹⁴.

Il est ainsi permis de valoriser au mieux les forces motrices gratuites et naturelles, en réduisant fortement la consommation électrique des auxiliaires et le bruit de ventilation (qui peut gêner certaines personnes autistes ou hypersensibles) ;
Des entrées d'air hygroréglables font entrer l'air extérieur dans les pièces de vie (chambres, salon, séjour) alors que l'air intérieur vicié est extrait via les pièces techniques (toilettes, salle de bain, cuisine) par des orifices d’extraction, éventuellement hygroréglables donnant sur la gaine de ventilation connectée au ventilateur. Si le système est bien dimensionné, les pressions générées en ventilation hybride sont très faibles, proches de celles de la ventilation naturelle, c'est à dire de 5 à 15 Pa au niveau des grilles (ce pourquoi les conduits adaptés à la ventilation naturelle et hybride sont prévus pour fonctionner à des dépressions de l’ordre d'environ 10 Pa et peuvent être moins étanches que les conduits adaptés à la ventilation mécanique, qui doivent eux supporter des dépressions de 100 Pa et plus)¹⁴. Pour le meilleur confort sensoriel, en tenant compte des prospectives climatiques, une attention particulière est à porter à l'humidité, aux phénomènes de condensation, aux calculs de force motrice naturelle disponible, de pertes de charge, de calcul du débit à extraire, du foisonnement et du besoin d'assistance mécanique, avec prise en compte des débits de pointe. Idéalement le système est à concevoir avant la construction. Pour des raisons environnementales et d'évolution de la réglementation évoluant, la gestion hybride de l’air tend à être pilotée par un automate associé à des capteurs intelligents¹⁴.

Dans le cadre des lois Grenelle chargées de mettre en oeuvre le Grenelle de l'environnement et des engagements de la France à réduire ses émissions de gaz à effet de serre, elle est encouragée par l'ADEME qui qa publié un guide dédié au sujet, ainsi qu'un cœur de calcul logiciel (« DimVNHy® ») ; outil qui peut être couplé au logiciel SIREN du CSTB pour mieux évaluer la qualité de l'air intérieur des locaux et compléter les Avis Techniques des systèmes hybrides et/ou asservis (hygroréglables)¹⁴.

Ventilation mécanique contrôlée simple flux

Article détaillé : Ventilation mécanique contrôlée#VMC simple flux.

Elle est plutôt présente dans l'habitat individuel et dans l'habitat collectif récents, ainsi que dans certains bâtiments du secteur tertiaire.

Ventilation électrique contrôlée double flux

Article détaillé : Ventilation mécanique contrôlée#VMC double flux.

Elle est surtout présente dans le bâtiment tertiaire.

Ventilation centralisée

Contrôlée par une ou plusieurs centrale de traitement d'air, avec ou sans recyclage d'air, on la trouve surtout dans les bâtiments tertiaires (hypermarchés, centres commerciaux et immeubles de bureaux, Laboratoires) ;

Ventilation industrielle

Article détaillé : Ventilation industrielle.

Présente dans les usines, elle peut utiliser des débits plus importants, être associé à des processus de détection et gestion des risques et dangers ([ex : HACCP] (cf. gaz inflammables, mélange explosif ou toxique, nanoparticules, microparticules, contaminants biologiques, bactériologiques ou radioactifs, etc. ).

Utilisations

Dans les mines

Article détaillé : Aérage.

En milieu de soins

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Plusieurs travaux de l'OMS¹⁵ recommandent la ventilation naturelle en milieu hospitalier, comme l'une des mesures environnementales efficaces pour réduire le risque de propagation d'infections en milieu de soin. L'OMS spécifie notamment des débits minimums par patient.

La ventilation mécanique contrôlée peut s'avérer dans certaines circonstances plus efficace que la ventilation naturelle mais présenter des noyaux de condensation infectieux dans ses composants, et en définitive constituer un risque accru de transmissions de maladie.

Magasins, bureaux, véhicules, lieux publics

Dans de nombreux, pays, un système de ventilation contrôlé est obligatoire dans tout lieu clos accueillant du public. Une réglementation spécifique pour chaque type de bâtiments et usages définit les moyens à mettre en œuvre.

Généralement un système de renouvellement à aspiration type VMC grande échelle est la base de la ventilation de ces lieux. Elle intègre généralement la climatisation (chauffage et refroidissement).

Pour satisfaire aux prescriptions réglementaires en matière de sécurité, on lui associe, lors de la rénovation ou la construction du bâtiment, un système indépendant de ventilation opérationnelle de grande puissance permettant d'aspirer les fumées d'un d'incendie. Ce système annexe est directement et exclusivement contrôlé par les sapeurs-pompiers lorsqu'ils se rendent sur place.

Laboratoires

Les laboratoires d'analyse et de recherche ainsi que certains sites de fabrication sont munis de systèmes de ventilation spéciaux.

L'air venant de l'extérieur est filtré, chauffé ou refroidi, humidifié ou déshydraté, soufflé et réparti dans les pièces, ensuite il est extrait, filtré ou recyclé avant d'être rejeté à l'extérieur. La pression dans chaque pièce et les diverses consoles est contrôlée (surpression ou dépression).

• Ceci, afin que la santé des chercheurs et des opérateurs ne soit pas compromise par les produits manipulés. Ces produits peuvent être des micro-organismes, des produits chimiques, des matières explosives ou toxiques.
• Les produits de recherche ne doivent pas être contaminés par d'autres produits ou poussières, pas plus que certains gaz ou produits ne doivent pas s'échapper à l'extérieur et contaminer l'environnement.
• Il en est de même pour la fabrication des sondes spatiales, des circuits électroniques et puces d'ordinateur et d'autres produits, qui sont obligatoirement fabriqués dans une salle blanche, c'est-à-dire sans poussière.

Unités de fabrication

Dans les usines, les unités de fabrication mettent en pratique les découvertes des chercheurs. Les ouvriers et opérateurs doivent pouvoir œuvrer sans danger pour leur santé. Les mêmes conditions de ventilation que pour les laboratoires s'appliquent encore, parfois à plus grande échelle.

Tunnels routiers

 

Des ventilateurs en attente de pose dans le tunnel de l'A14 à la Défense.

La ventilation des tunnels routiers pose un problème particulier, notamment en ville : il est nécessaire d'évacuer les gaz d'échappement des moteurs thermiques des véhicules, et la fumée toxique en cas d'accident.

• Pour les tunnels assez courts ou en pente, une ventilation naturelle peut suffire, éventuellement assistée de ventilateurs qui forcent la circulation permanente de l'air.
• Pour les plus grands tunnels, les gaz sont en général aspirés via des cheminées et rejetés à l'air libre au-dessus du niveau du tunnel. Cette méthode peut aboutir à une forte pollution de la zone autour du point de rejet. Ce fait est évidemment néfaste, surtout si elle correspond à une zone fortement urbanisée (exemple : le plateau de la Croix-Rousse à Lyon, situé au-dessus d'un des plus anciens tunnels routiers de France 1952).

À la suite de l'incendie du tunnel du Mont-Blanc, une vaste campagne de mise aux normes de la ventilation des tunnels en France est en cours.

Véhicules automobiles

Article détaillé : Renouvellement de l'air intérieur#Aération des habitacles d'automobiles.

Utilisations particulières et problèmes liés

• En ville ou en zone industrielle, il est parfois difficile de trouver de l'air propre.
• Dans n'importe quel intérieur mal ventilé, la majorité des polluants sont généralement produits au sein même de l'habitat
• L'entretien des gaines et des éventuels filtres est souvent mal fait ou oublié.
• La ventilation n'est pas toujours correctement dimensionnée, dans les salles de classe notamment, ou alors elle se fait avec des pertes importantes de calories.
• La climatisation qui est de plus en plus souvent associée est une source de pollution et de gaspillage d'énergie.
• La ventilation par gaines peut induire des bruits désagréables voire nuisibles à la santé, si la conception et/ou le montage comportent des lacunes ou des manquements.
• Pour le bon fonctionnement de la Ventilation mécanique contrôlée ou de la Ventilation par insufflation, il convient de veiller à leur état de propreté et à ne pas boucher les entrées ou les sorties d'aération¹⁶.

Bibliographie

• Louis Figuier, Les Merveilles de la science ou description populaire des inventions modernes, t. 4, Paris, Furne, Jouvet et Cie, 1870 (lire sur Wikisource), « La Ventilation », p. 349-414

Notes et références

Notes

1. En 1734, M. Désaguliers invente une machine appelée roue centrifuge ; elle a sept pieds de diamètre et un pied d'épaisseur, elle est divisée en douze séparations dirigées de la circonférence vers le centre qu'elle n'approche cependant qu'à la distance de neuf à dix pouces ; cette roue est reçue dans une boîte cylindrique et traversée par un axe au moyen duquel un homme la met en mouvement. Un tuyau d'aspiration établit une communication entre l'espace circulaire voisin de l'axe et celui dont on veut renouveler l'air en sorte que ce fluide entraîné par 1a révolution de la roue se porte à la circonférence et s'échappe par un tuyau de décharge en même temps que de nouvel air arrive dans la salle par une ouverture faite dans cette intention. Dans M. De Fontenay, Manuel des constructions rustiques, ou guide pour les constructions rurales, 1836. Lire en ligne [archive].

Références

• Avis de l’Agence française de sécurité sanitaire de l’environnement et du travail Relatif à « l’évaluation du risque sanitaire pour l’homme lié à la présence de virus Influenza pandémique dans l’air des bâtiments et sa diffusion éventuelle par les dispositifs de ventilation », Saisine Afsset n^o 2006/003 [archive] (Rapport demandé en 2006 par Didier Houssin, délégué interministériel à la lutte contre la grippe aviaire, et publié après des tests en bureaux témoins du laboratoire d’essai du Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) et deux ans d’expertise par un groupe de dix experts nationaux dont les travaux ont été relus et évalués par les comités d’experts spécialisés « air » et « eau » de l’Afsset).
• (en) Lewis G. Harriman II Douglas Kosar, Dehumidification and Cooling Loads From Ventilation Air
• V. C. Joly, Traité pratique du chauffage, de la ventilation, et de la distribution des eaux dans les habitations particulières : à l'usage des architectes, des entrepreneurs, et des propriétaires, 1869. Lire en ligne [archive].
• L'usage du verre dans l'architecture romaine, Pascal Vipard, maître de conférences d'Antiquités Nationales, université de Nancy 2.
• Hippocrate, Traité des airs des eaux et des lieux, 460 av. J.-C.
• [Agricola 1556] (la + en) Georg Agricola, Herbert Hoover et Lou Henry Hoover, De re metallica, Translated from the First Latin Edition of 1556, New York, Dover Publications, 1950, sur archive.org (lire en ligne [archive]). Traduction française par A. France-Lanord (1992), éd. Gérard Kloop, Thionville.
• Samuel Sutton, Nouvelle méthode pour pomper le mauvais air des vaisseaux, 1749. Lire en ligne [archive].
• Edouard Mailly, Essai sur les institutions scientifiques de la Grande-Bretagne et de l'Irlande, F. Hayez, 1867.
• Eugène Péclet, Traité de la chaleur, considérée dans ses applications, D. Avanzo et Ce, 1844. Lire en ligne [archive].
• Maxime Vernois, Traité pratique d'hygiène industrielle et administrative, chez J. B. Baillière et Fils, 1860.
• Jean-Baptiste Fressoz, La Controverse du gaz d'éclairage, Pour la science, n^o 405, juillet 2011.
• Mémoires et compte-rendu des travaux, Société des ingénieurs civils de France, 1868. Livre numérique Google [archive].
• Louis Figuier, Les merveilles de la science, ou Description populaire des inventions modernes, Furne, Jouvet et Cie., 1870. Lire en ligne [archive].
• « Guide » [archive] (consulté le 9 novembre 2022)
• James Atkinson, Yves Chartier, C. L. Pessoa-Silva, P. Jensen, Y. Li et W. H. Seto, Utilisation de la ventilation naturelle pour lutter contre les infections en milieu de soins, World Health Organization, 2011. Lire en ligne [archive].

16. Les conseils de vos médecins pour votre air intérieur [archive] « Copie archivée » (version du 8 novembre 2018 sur l'Internet Archive).

Voir aussi

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• ventilation, sur le Wiktionnaire

Articles connexes

• Renouvellement de l'air intérieur
• Aérage
• Chauffage
• Plomberie
• Climatisation
• Ventilation mécanique contrôlée
• Badgir
• Ventilation industrielle

[masquer] v · m Chauffage, ventilation et climatisation
Concepts fondamentaux	Clos et couvert · Chaleur sensible · Compresseur mécanique · Confort thermique · Convection · Cycle frigorifique · Dilution · Domestic energy consumption (en) · Dynamique des fluides · Enthalpie · Enthalpie de changement d'état · Hygrométrie · Infiltration · Noise control (en) · Particules en suspension · Pression de vapeur saturante de l'eau · Psychrométrie · Taux de renouvellement horaire · Déstratification thermique (en) · Thermodynamique · Tirage thermique · Transfert thermique
Technologie	Air barrier (en) · Bâtiment autonome · Antigel · Capteur solaire thermique · Centrale de chauffage solaire · Chauffage central · Chauffage électrique · Poutre froide (en) · Chilled water (en) · Climatisation · Climatisation à l'eau naturellement froide · Climatisation de véhicule automobile · Climatisation solaire · Constant air volume (en) · Dedicated outdoor air system (en) · Demand-controlled ventilation (en) · Displacement ventilation (en) · Energy recovery ventilation (en) · Chauffage à air pulsé · Forced-air gas (en) · Free cooling · Habitat passif · Hydronics (en) · Ice storage air conditioning (en) · Inertie thermique · Isolants thermiques · Isolation thermique · Kitchen ventilation (en) · Liquide de refroidissement · Mixed-mode ventilation (en) · Microgeneration (en) · Natural ventilation (en) · Pare-vapeur · Plancher chauffant · Radiant cooling (en) · Chauffage radiant · Radon mitigation (en) · Récupérateur de chaleur sur air vicié · Réfrigérateur à absorption de gaz · Réfrigérateur à compression de vapeur · Réfrigération · Renewable heat (en) · Renouvellement de l'air intérieur · Réseau de chaleur · Réseau de froid · Solar air heat (en) · Chauffage solaire · Système de refroidissement passif · Underfloor air distribution (en) · Variable air volume (en) · Volume de réfrigérant variable · Ventilation
Composants	Air duct Air ionizer (en) Air-mixing plenum (en) Âtre Back boiler (en) Badguir Barrier pipe (en) Blast damper (en) Caloduc Centrale de traitement d'air Chaudière à condensation Chauffage infrarouge Chauffe-eau : instantané, thermodynamique (dont thermodynamique héliothermique), solaire Chaufferette Cheminée solaire Compresseur mécanique Condensate pump (en) Condenseur Convecteur Déshumidificateur Échangeur de chaleur Échangeur air-sol Échangeur de chaleur rotatif Échangeur de chaleur rotatif Economizer (en) Énergie aérothermique Évaporateur Fan coil unit (en) Fan heater (en) Filtre à air Électrofiltre Filtre HEPA Fire damper Firestop (en) Flue (en) Fluide frigorigène Four Freeze stat (en) Fréon (gaz) Furnace room (en) Gas heater (en) Grease duct (en) Grille (architecture) Heating film (en) Heating system (en) High efficiency glandless circulating pump (en) High pressure cut off switch (en) Hotte Hotte aspirante Humidificateur Hybrid heat (en) Insert Inverter compressor (en) Local technique Mur Trombe Onduleur Packaged terminal air conditioner (en) Persienne Plenum space (en) Pompe à chaleur Pressurisation ductwork (en) Purificateur d'air Radiateur Radiateur à bain d'huile Radiator reflector (en) Recuperator (en) Refroidisseur par évaporation Register (en) Damper Répartiteur de frais de chauffage Reversing valve (en) Rideau d'air Run-around coil (en) Scroll compressor Smoke exhaust ductwork (en) Solar-assisted heat pump (en) Détendeur thermostatique Thermosiphon Tour aéroréfrigérante Trickle vent (en) Turning vanes (en) Ultra-low particulate air (en) Vanne thermostatique Vase d'expansion Ventilateur Ventilateur centrifuge Whole-house fan (en) Wood-burning stove (en)
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Santé et sécurité	Composé organique volatil · Pollution intérieure · Syndrome du bâtiment malsain · Tabagisme passif
Voir aussi	ASHRAE Handbook (en) · Building science (en) · Ignifugation

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Ventilation mécanique contrôlée

 

 

 

Pour les articles homonymes, voir Ventilation mécanique et VMC.

La ventilation mécanique contrôlée (VMC) est, dans le bâtiment, un dispositif mécanique destiné à assurer le renouvellement permanent de l'air à l'intérieur des pièces¹. Plusieurs systèmes existent telles que la VMC simple flux et la VMC double flux.

Historique

Dans les constructions anciennes la ventilation mécanique contrôlée n'existait pas et l'air était renouvelé à l'aide de bouches d'aération, situées dans le bas de certaines pièces de l'habitat, évacuant naturellement les gaz nocifs (CO₂, radon et fuites de gaz éventuelles), plus lourds que l'air. Le renouvellement de l'air se faisait par aération, c'est-à-dire en ouvrant les portes et fenêtres.

En France, la première installation de ventilation mécanique contrôlée est testée sur une opération de 1 100 logements livrés à Créteil en 1961². La technique, alors expérimentale, est surveillée par le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB)². Elle est issue de technologie utilisée dans les pays scandinaves². En France, les systèmes de ventilation posés dans les logements neufs sont étroitement liés aux règlementations depuis 1958³. L'arrêté du 22 octobre 1969 fixe pour la première fois l'obligation d'une ventilation générale et permanente^{Note 1}. L'arrêté du 24 mars 1982 fixe les débits minimaux d'air extrait et introduit la modulation du débit en cuisine⁴ : c'est cet arrêté qui a conduit au développement de la VMC⁵. Il est complété par l'arrêté du 28 octobre 1983 qui ouvre le marché vers des systèmes de modulation automatique de l'air extrait (VMC hygroréglable par exemple)⁴.

VMC simple flux

 

Extracteur d'air

Une VMC simple flux met en dépression certaines pièces dites humides, par un extracteur d'air constituant le cœur du dispositif. Il s'agit d'un ventilateur (placé généralement dans les combles) aspirant l'air par des conduits situés dans les pièces humides. La dépression ainsi créée assure que l'air humide ou chargé d'odeurs ne circule pas dans le reste de la construction. Cette mise en dépression force également l'air extérieur à entrer dans la construction par des entrées d'air disposées dans les pièces sèches. La circulation de l'air est ainsi à sens unique.

VMC simple flux autoréglable

Le contrôle du volume d'air renouvelé par heure se fait manuellement par les occupants : en général, le débit d'air sortant peut être contrôlé par le réglage du degré d'ouverture de la trappe d'aspiration d'air. Parfois, le débit d'air entrant peut également être réglé, par un volet sur les ouïes.

VMC simple flux hygroréglable

La VMC « simple flux hygroréglable » fonctionne sur le même principe que la « VMC simple flux autoréglable », la différence se situant au niveau du contrôle de la ventilation, qui prend en compte le taux d'humidité relative. Les systèmes les plus simples disposent d'un contrôle uniquement au niveau du ventilateur, tandis que les systèmes plus élaborés proposent une modulation en fonction de l'humidité au niveau des bouches d'extraction (hygro A)⁶, ainsi qu'éventuellement des entrées d'air (hygro B), ce qui permet une régulation du débit d'air pièce par pièce.

L'humidité relative constitue un paramètre pertinent de modulation de la ventilation dans l'habitat, dans la mesure où la plupart des activités humaines (cuisine, salle de bains, buanderie, etc.), ainsi que le métabolisme produisent de l'humidité, en quantité plus ou moins importante. Certains modèles peuvent adopter d'autres critères, notamment de taux relatif de CO2, par exemple.^{[réf. nécessaire]}.

VMC double flux

 

Schéma de fonctionnement.

Une VMC double flux fonctionne sur le même principe qu'une VMC simple flux (extraction forcée d'air vicié, créant une dépression dans l'habitat, aspirant de l'air neuf), mais adjoint un échangeur thermique (ou récupérateur de chaleur sur air vicié). Les flux d'airs entrant et sortant échangent des calories au niveau de cet échangeur. En hiver, ce système permet de préchauffer l'air (froid) entrant à l'aide de l'air (chaud) sortant, tandis que l'été, il permet de rafraîchir l'air (chaud) entrant avec l'air (relativement plus frais) sortant.

VMC double flux hygroréglable

La VMC double flux hygroréglable associe le principe de fonctionnement de la VMC double flux classique à un système permettant de faire varier le débit d'air aspiré et/ou insufflé en fonction de l'hygrométrie.

VMC double flux thermodynamique

L'hiver

En hiver, la VMC double flux associée à un échangeur thermique dénommée VMC double flux thermodynamique, permet de récupérer une partie de l'énergie qui serait perdue par le renouvellement de l'air avec une VMC simple flux, cela représente pour une récupération de 60 à 90 % environ de l'énergie de l'air chaud, pour environ 400 W de dépense^[pas clair], soit un petit convecteur de salle de bains. Par exemple pour un système à 60 % :

• S'il fait −7 °C dehors, l'air entrant est à 12 °C au lieu de −7 °C,
• S'il fait 0 °C dehors, l'air entrant est à 16 °C.

ce qui rafraîchit beaucoup moins l'atmosphère des pièces.

Cependant, l'hiver, lorsque les températures sont fortement négatives, l'échangeur thermique peut alors être "pris en glace", l'air sortant chargé en humidité gèle au contact de l'air entrant, et la VMC doit être munie d'un système adapté sous peine de la rendre temporairement inutilisable. L'admission de l'air via un tube souterrain du type puits provençal, puits canadien ou au travers d'une batterie hydraulique (lac par exemple)^[Comment ?] permet d'avoir une arrivée d'air à température positive toute l'année et ainsi d'optimiser son fonctionnement pendant les périodes les plus froides.

L'été

En été, la VMC double flux thermodynamique va permettre de rafraîchir l'air entrant, si la température de la maison est plus basse que celle extérieure, et éventuellement permettre d'économiser de l'énergie sur la climatisation.

Une entrée d'air unique

La centralisation de l'entrée d'air d'une VMC double flux permet d'utiliser un puits provençal pour réguler l'air entrant (été comme hiver) grâce à la géothermie. L'autre avantage est de pouvoir filtrer l'air entrant plus aisément.

Une installation plus complexe

En revanche, ce système est plus onéreux à l'installation, du fait de l'installation du double réseau de conduits (air frais insufflé et air vicié aspiré) ainsi que par le coût supérieur de l'extracteur avec échangeur de chaleur qui est statique ou composé d'un disque mobile. Il faut prévoir également le coût de l'isolation des gaines et le raccordement des caissons au réseau d'eaux usées (évacuation des condensats).

L’État favorise la rénovation du système de ventilation

Afin de faciliter la rénovation du système de ventilation des logements avec l'installation d'une VMC double flux, le gouvernement français propose plusieurs aides financières⁷. Une des aides les plus importante est MaPrimeRénov', proposé dans le cadre de la plateforme du service public France Rénov'. Il existe aussi le dispostif CEE, qui a été instauré en 2005 par le gouvernement afin de diminuer l'empreinte carbone des entreprises du secteur de l'énergie, qui doivent délivrer une prime CEE lorsqu'un ménage fait appel à eux pour des travaux de rénovation énergétique, tel que la rénovation du système de ventilation⁸.

VMC Gaz

Une VMC gaz est une VMC simple flux mais avec certaines spécificités car elle est destinée en plus de renouveler l'air du logement, à évacuer les gaz de combustion d'une chaudière gaz. Elle a des impératifs de débit⁹ et de sécurité¹⁰.

Débit

La chaudière, généralement située dans la cuisine, est raccordée à une bouche d'extraction spéciale (par exemple "Baz"^[Quoi ?]) munie d'un ballon souple qui obture plus ou moins l'évacuation, selon que le bruleur est allumé ou pas, pour éviter un trop grand débit permanent. Il y a aussi une tirette qui permet le plein débit lors de la cuisson.
Les modèles pour ces bouches d'extraction sont normalisés, en fonction du nombre de pièces du logement mais aussi de la puissance de la chaudière.

Sécurité

La chaudière gaz a, par elle-même, une sécurité (klixon) qui stoppe l'allumage s'il n'y a plus d'évacuation des gaz brulés : il s'agit d'un capteur thermique qui disjoncte s'il n'est plus balayé par l'air frais admis dans la trémie d'évacuation par effet venturi, mais il y a aussi souvent au niveau de l'extracteur de la VMC un capteur sensible au flux d'air. Si le moteur s’arrête ou si l'extraction est bouchée, la chaudière est bloquée.

Dans les immeubles collectifs¹¹ l'ordre d'arrêt est transmis par relais ou par courants porteurs à toutes les chaudières de l'immeuble, car celles-ci étant toutes raccordées sur le même conduit, il y a un risque mortel : le monoxyde de carbone d'une chaudière située en bas pourrait ressortir dans les logements supérieurs par simple convection .

Enfin, il est évident que pour assurer une bonne combustion sans risque, les arrivées d'air ne doivent en aucun cas être obturées ou diminuées.

La VMC gaz, solution de facilité, a tendance à disparaitre au profit des chaudières à ventouse, car ce n'est pas une solution économique (trop d'air extrait du logement, refroidissement rapide de la chaudière, contrat d'entretien plus cher).

Avantages et inconvénients

VMC simple flux

• La maison étant en dépression, il est dangereux d'utiliser un chauffe-eau au gaz, un poêle ou une cheminée qui ne soit pas raccordé à une prise d'air et un refoulement extérieur.
• L'air qui rentre dans le bâtiment est de l'air froid en hiver, non préchauffé par l'air sortant, de plus il ne peut être que peu filtré.
• La circulation d'air au sein de l'habitation se fait via des ouvertures entre les pièces où l'air entre et les pièces où il est extrait, généralement les toilettes ou la salle de bains. Or les sons passent par les mêmes ouvertures que l'air qui circule. Ceci diminue l'intimité des pièces, que ce soient les chambres à coucher ou les toilettes.

VMC double flux

• Solution plus chère lors de l'installation, mais qui peut s'avérer économique à long terme principalement dans les climats froids avec une longue saison très froide¹² ;
• Le préchauffage de l'air entrant supprime la sensation de courant d'air froid. En été, elle permet au contraire de rafraîchir le logement¹² ;
• Nécessité de rendre le bâtiment étanche à l'air. On peut effectuer une mesure de l'étanchéité de la maison en la mettant sous pression. Un ordre de grandeur pour une habitation passive est de 0,6 Vol/h à 50 Pa¹³.
• Filtration de l'air entrant, permettant une meilleure hygiène principalement dans les zones polluées, mais nécessitant de changer les filtres 1 à 2 fois par an¹².
• En cas de mauvaise conception ou de mauvaise mise en œuvre, le bruit des bouches d'insufflation peut être désagréable, notamment dans les chambres¹².
• L'installation et la maintenance est plus complexe que la VMC simple flux. En rénovation notamment, il peut être impossible d'installer une VMC double flux avec des travaux simples¹².
• La température opérative d'une pièce : le brassage effectué par la VMC double flux permet d'augmenter la température des parois et d'homogénéiser les températures de l'air intérieur. D'où un meilleur confort, un ou deux degrés de consigne en moins pour la même sensation de confort, et moins de condensation dans les murs car le point de rosée est déplacé à l'extérieur du complexe isolant.

Notes et références

Notes

1. Auparavant, la ventilation se faisait pièce par pièce.

Références

• [PDF] Ventilation mécanique contrôlée et puits canadien [archive], sur le site acqualys.fr, consulté le 4 octobre 2014
• L. VOILLOT, « Exploitation et maintenance des systèmes de ventilation », TSM : techniques sciences méthodes, génie urbain génie rural, Nanterre, Association générale des hygiénistes et techniciens municipaux,‎ juillet 1987 (lire en ligne [archive], consulté le 5 mars 2021)
• Jean-Paul Lucas, Olivier Ramalho, Séverine Kirchner et Jacques Ribéron, État de la ventilation dans le parc de logements français, Observatoire de la qualité de l'air intérieur (OQAI), juin 2009 (lire en ligne [archive])
• Programme PACTE, Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) simple flux en rénovation - Habitat individuel, coll. « Recommandations professionnelles RAGE », 1^er février 2013 (lire en ligne [archive])
• « ventilation n.f. », dans Dicobat
• Quelle est la différence entre une VMC hygro A et une VMC hygro B ? [archive], sur le site atlantic.fr, consulté le 30 janvier 2016
• Ademe, « Rénovation : les aides financières en 2022 » [archive] , février 2022 (consulté le 8 avril 2022)
• « Coup de Pouce et aides CEE » [archive], sur Agir pour la transition écologique | ADEME (consulté le 8 avril 2022)
• « Bouches autoréglables GAZ » [archive] [PDF], sur aldes.fr
• « La réglementation » [archive], sur aldes.fr
• « VMC Gaz collectif » [archive], sur grdf.fr
• ADEME, « La ventilation : indispensable pour un logement confortable et sain » [archive], mai 2019 (consulté le 7 avril 2022)

13. cf. norme belge NBN EN 13829

Annexes

Articles connexes

• Renouvellement de l'air intérieur
• Pollution intérieure
• Ventilation positive hygrorégulée

Liens externes

• Guide pratique - L'habitat individuel - ventilation [archive]
• Mesure d'étanchéité à l'air [archive]
• Arrêté du 24 mars 1982 relatif à l'aération des logements [archive]

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