Un espace supplémentaire pour profiter du soleil, se rafraîchir et cultiver fleurs et légumes : quelle aubaine! Les promoteurs ont compris l’attrait des balcons et les façades de la plupart des tours à condos arborent couramment ces petites plateformes privatives.
Mais sur les grands bâtiments résidentiels en structure de béton, leur conception peut poser des problèmes structurels relativement graves: déperditions énergétiques importantes, humidité non contrôlée… Pourquoi? Parce que ces plateformes de béton non isolées font corps avec les dalles de chaque étage, créant autant de ponts thermiques que de balcons. Mais il existe des solutions pour réduire les ponts thermiques, sans pour autant bouleverser cette technique constructive largement répandue: entre autres, installer des rupteurs de pont thermique.
Déperditions énergétiques structurelles
Les nouvelles constructions comportent trop souvent des balcons construits dans la continuité des dalles, à chaque étage. Comme ces plateformes de béton ne sont pas isolées et qu’elles pénètrent dans l’enveloppe d’un bâtiment isolé, elles font office de pont thermique entre l’extérieur et la structure qui les portent, chaude.
Denis Boyer, M. Ing., coordonnateur en efficacité énergétique d’Écohabitation, emploie l’éloquente image des ailettes de refroidissement d’un moteur. Par conduction thermique, ces ailettes évitent la surchauffe du moteur, en transférant la chaleur produite vers l’extérieur. C’est le rôle qui leur est assigné. Mais désire-t-on vraiment refroidir nos condos tempérés à grands coups de kWh et en distribuer la chaleur vers l’extérieur?
Bien sûr que non. N’importe quel bâtiment, même s’il n’est pas construit pour être certifié LEED, Net Zéro ou Passive House, est conçu pour protéger du froid, et tant qu’à faire, du chaud. Mais alors pourquoi interrompre l’enveloppe continue (et isolée) du bâtiment avec ces petites terrasses en porte-à-faux?
Le premier problème de ces balcons est de coûter cher. 14% des coûts de chauffage, au niveau du bâtiment entier, seraient consacrés à réchauffer le dehors. Et plus le balcon est large (et sa section, la surface de contact avec la dalle intérieure), plus le transfert thermique sera important, été comme hiver. En été, la problématique est inversée: le balcon contribue à la surchauffe intérieure, par le jeu de l’inertie thermique du béton, qui travaille de concert avec le rayonnement solaire traversant le vitrage. La facture de climatisation d’un condo orienté au sud ou à l’ouest sera alors salée.
Inconfort programmé
Pour gérer ces pertes de chaleur, il faut plus d’énergie pour tempérer l’habitation. Mais la gestion du confort intérieur ne trouve pas de solution si simple.
L’hiver, une bonne paire de bas risque d’être nécessaire. Car le béton a une grande inerthie thermique: le froid qu’il emmagasine dans sa masse se transfère durablement et efficacement dans la dalle à l’intérieur de l’enveloppe. Résultat: le plancher, même recouvert de plancher d’ingénierie, reste froid aux alentours de la porte-patio, arrachant pratiquement la chaleur des pieds qui se risquent dans la zone.
L’été, le balcon exposé au sud ou à l’ouest finit par accumuler beaucoup de chaleur, même si sa surface de béton est pâle et que le réchauffement n’est pas instantané. La chaleur de la dalle se transfère dans l’air intérieur, la température monte. Il devient alors vraiment difficile de profiter du temps estival clément chez soi, sans parler des épisodes de canicule.
Les désastres de l'humidité
Comme si ces désagréments ne suffisaient pas, l’humidité devient un enjeu lorsqu’il y a continuité entre la dalle et le balcon extérieur. L’hiver, les plateformes de béton froides pénètrent dans l’enveloppe et le contraste entre les températures transforme l’humidité contenue dans l’air en eau. Le point de rosée est atteint à l’intérieur.
Augmentation de l’humidité à l’intérieur : quel enjeu? Les bâtiments récents sont très étanches, et le polyéthylène, hermétique, joue la plupart du temps le rôle du pare-vapeur (alors qu’il existe d’autres matériaux efficaces, comme la peinture ou le papier kraft laminé d'aluminium ou pas). Le polyéthylène évite la diffusion de la vapeur d'eau provenant de l'intérieur de l'unité vers le mur.
Mais comme l’humidité augmente, on l’a vu, en présence d’une dalle continue exposée au froid, des gouttelettes d’eau peuvent se former sur le plancher aux abords du balcon, et pour peu qu’on ait placé un tapis à cet endroit pour réduire l’inconfort, de la moisissure peut se développer dessous.
Le problème est plus grave lorsqu’il y a un balcon à l’étage supérieur. Car le balcon froid du voisin pénètre dans l’enveloppe du bâtiment juste au-dessus du plafond. Là, au plafond, il y a du gypse. Pour être plus précis, il s’agit de gypse revêtu de papier… Très poreux, il ne demande que 80 % d’humidité relative avant d’absorber la condensation. Cette situation est propice à l’apparition de moisissures au plafond.
Et avant même qu’on ne puisse les apercevoir (cela peut être des années avant), ces moisissures peuvent se développer sur la face intérieure des plaques de plâtre. Dans ce cas, les occupants les auront respirées pendant tout ce temps… On ne répètera jamais assez les méfaits des moisissures sur la santé.
Les solutions
Assécher la condensation et déshumidifier l'air ne suffisent pas! Pendant des décennies, les pertes d’énergie de chauffage et les planchers froids étaient considérés comme inévitables dans les bâtiments dotés de balcons en Amérique du Nord. Il existe plusieurs solutions structurales pour résoudre la question.
Des structures de balcons indépendantes
Comme c’est la liaison mur / balcon qui pose problème, il est possible de désolidariser les balcons du mur, avec une ossature qui leur est propre. Cette technique, très utilisée en Europe, permet de supprimer presque totalement les ponts thermiques et, en prime, d’éliminer la propagation des bruits de chocs dans la structure du bâtiment.
Dans cette technique, l’enjeu se situe dans la stabilité: les balcons désolidarisés sont portés par la façade ou autonomes avec une structure dédiée. La conception de l’interface entre la façade et l’ouvrage rapporté doit être soignée pour garantir l’étanchéité et répondre aux exigences de sécurité incendie. De plus, cette option anime et donne du relief aux façades.
Les rupteurs de ponts thermiques
Il existe un dispositif ingénieux conçu pour briser les ponts thermiques créés par les balcons, mais aussi pour les poutres et auvents, parapets et toitures et extrémités de dalle: le rupteur de ponts thermiques. Évidemment, il porte les mêmes charges de calcul que les balcons de béton armé classiques. Bref, cet élément porteur qui peut résoudre les problèmes soulevés plus tôt, les déperditions de chaleur et la formation de moisissures.
Les rupteurs de ponts thermiques sont des ensembles usinés coulés dans les dalles de plancher de béton au niveau de la couche d’isolation thermique du bâtiment, ainsi que dans le balcon du côté extérieur. Au Québec, on trouve sur le marché les produits Isokorbᴹᴰ de Schöck, une compagnie originaire d’Allemagne installée également en Amérique du nord. Les Structural Thermal Breaks connections de Farrat, manufacturés en Grande-Bretagne, ont la même fonction : réduire la conduction de chaleur entre des composantes intérieures et extérieures.
Isokorb convient aux applications pour balcons de type béton sur béton et de type béton sur acier.
« Je pense que ces produits sont intéressants lorsque leur utilisation est nécessaire, par exemple lorsqu'il est proscrit d'ajouter de l'isolant à l'extérieur pour des questions pratiques ou d'esthétisme. » Denis Boyer, ing. B.Sc., M. Ing., RCx, Coordonnateur en efficacité énergétique chez Écohabitation
Les caractéristiques d’un produit tel que le rupteur Isokorbᴹᴰ sont avantageuses :
- Réduction des déperditions de chaleur allant jusqu’à 90 % au niveau des balcons
- Réduction allant jusqu’à 14 % de l’énergie consacrée au chauffage dans tout le bâtiment
- Réduction allant jusqu’à 14 % des exigences de capacité du système de chauffage
- Augmentation allant jusqu’à 15 °C de la chaleur des planchers qui jouxtent les balcons
- Prévention de la condensation et de la formation de moisissures aux points de pénétration des balcons froids
- Conformité à l’exigence d’isolation continue des nouveaux codes de l’énergie
Ce dispositif contribue ainsi considérablement à la durabilité des bâtiments aux balcons en porte-à-faux. Le Programme Novoclimat mentionne d’ailleurs cette solution pour maintenir la continuité de l’isolation dans ses exigences techniques:
Lorsqu’une dalle structurale en béton (p. ex., dalle de balcon en porte-à-faux) pénètre un mur exposé, rompant ainsi la continuité du plan d’isolation, cette dalle doit être isolée selon une des méthodes suivantes:
- a) en séparant sa section extérieure de sa section intérieure à l’aide d’un rupteur de ponts thermiques structural possédant une résistance thermique d’au moins RSI 1,76 (R-10), posé en continuité avec l’isolation du mur exposé pénétré;
Lafond Côté Architectes a recours aux rupteurs de ponts thermiques couramment depuis environ 5 ans. Fondée en 1983 à Québec, et reconnue pour ses nombreux ensembles d’habitations de logements sociaux, la firme fait figure de précurseur dans le domaine de la performance énergétique. Dans tous leurs projets, les rupteurs thermiques utilisés pour les balcons sont spécifiés en structure ; les architectes de Lafond Côté collaborent avec Normand Biron de CIME Consultants.
Parmi les projets résidentiels réalisés, les Habitations Durocher: un bâtiment, comptant 68 logements pour familles et personnes seules, un point de service de la Bibliothèque de Québec et des espaces communautaires de qualité qui s’ouvrent sur le parc Durocher. Les architectes qui ont conçu le projet ont choisi d’utiliser les produits Isokorbᴹᴰ pour rompre les ponts thermiques qu’auraient occasionnés les balcons de béton.
Citons aussi le projet de logements sociaux Un Toit Vert, réalisé en consortium avec TERGOS architecture. Situé dans le nouveau quartier écologique d’Estimauville, Un Toit Vert comprend un bâtiment de six étages comprenant 70 unités d’habitations abordables et adaptables. Conçu pour atteindre la certification LEED® Platine et Novoclimat Grand bâtiment multilogement. Les balcons, équipés de rupteurs de ponts thermiques, rythment les façades sans occasionner de ponts thermiques.
Interrogée sur les coûts occasionnés par ces dispositifs, Anne Côté, architecte chez Lafond Côté Architectes nous explique: « les bris thermique des balcons coûtent 250$ par mètre linéaire. Cela représente 200$ par mètre linéaire de plus si on le compare à la méthode classique du bris thermique à 50 % avec de l’isolant rigide. Mais les rupteurs de ponts thermiques nous permettent de nous rapprocher du standard de performance de Passive House ».
Isoler les balcons extérieurs
C’est la solution la plus simple. Isoler les balcons du froid élimine la diffusion de la chaleur vers l’extérieur. Elle est également présentée parmi les options du Programme Novoclimat.
Lorsqu’une dalle structurale en béton (p. ex., dalle de balcon en porte-à-faux) pénètre un mur exposé, rompant ainsi la continuité du plan d’isolation, cette dalle doit être isolée selon une des méthodes suivantes :
- b) en l’isolant entièrement par l’extérieur à l’aide d’un matériau possédant une résistance thermique d’au moins RSI 1,76 (R-10);
- c) en isolant ses faces supérieure et inférieure, ainsi que toutes les autres faces exposées, vers l’intérieur ou vers l’extérieur :
- i) sur une distance au moins égale à quatre fois son épaisseur, mesurée à partir du point de pénétration le plus près;
- et ii) de manière à ce que sa résistance thermique effective transversale ne soit pas inférieure à celle exigée pour le mur exposé pénétré;
Vous êtes entrepreneur général et vous appliquez l'une des solutions aux ponts thermiques causés par les balcons? Vous possédez un condo avec des balcons en porte-à-faux, et vous êtes concernés par des problèmes de perte de chaleur et d’humidité? Parlez-nous de votre expérience dans les commentaires!
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