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La physique de la ventilation des vides sous toits

Cela faisait longtemps que je voulais parler de la ventilation. Je ne voulais pas être redondant comme la plupart des articles que l’on peut lire un peu partout sur le sujet. J’ai alors décidé de pousser l’idée un peu plus loin et d’écrire quelque chose de nouveau qui viendra je l’espère, éclaircir ce phénomène.

Nous connaissons tous l’importance de la ventilation dans nos toits de maison. Que vous ayez un plafond cathédrale, plat avec grenier ouvert ou que vous ayez un demi-étage avec une partie du plafond en pente, le principe demeure le même. Le but de la ventilation sera d’éliminer l’humidité et prévenir l’accumulation de moisissure qui pourrait éventuellement faire dégrader prématurément des composants de toit et du revêtement.

Pour en apprécier l’importance, nous devons explorer un peu les principes d’hygrométrie ou, les rapports entre l’humidité, l’air et la température ainsi que le rôle dont vient y jouer la ventilation. Pour se faire, il est bon de comprendre ce qu’est l’humidité relative, le point de rosée ou ligne de rosée, la pression de vapeur d’eau, l’évaporation et l’effet de cheminée.

 

L’humidité relative  est le rapport d’eau contenu dans un volume d’air donné à une température donnée.  L’air contient de l’eau sous forme de vapeur. Lorsque la température de l’air augmente, celui-ci prend de l’expansion mais la quantité de vapeur d’eau qu’il contient ne change pas. Alors on dira que le taux d’humidité a diminué. Quand la température de l’air diminue, son volume diminue aussi mais l’eau qu’il contient ne change pas. Il sera alors dit que le taux d’humidité relative a augmenté.

Lorsqu’il arrive un apport d’humidité important ou quand la température froide fait diminuer le volume d’air et que celui-ci ne peut plus contenir de vapeur d’eau, on dit alors que l’air est saturé. Les vapeurs d’eau se transforment alors en liquide quand elles entrent en contact avec une surface froide comme nous pouvons souvent le voir sur les fenêtres. La température à laquelle la vapeur se liquéfie est ce qu’on appelle le point de rosée .

 

Les matériaux isolants que l’on retrouve dans nos murs et plafonds forment une barrière thermique qui sépare le chaud et le froid. Lorsque ces deux extrêmes se rencontrent, il se forme la ligne de rosée (comme expliquée ci-dessus). Dépendamment de la différence de température et du taux d’humidité, la ligne de rosée sera située plus ou moins profonde dans la barrière thermique. Cette présence d’eau provient de la vapeur   contenue dans l’air emprisonnée dans l’isolant et qui s’est condensée. 

 

La pression de vapeur d’eau ou pression partielle quant à elle, est la vapeur d'un corps présent également sous forme liquide ou solide. Lorsque le système est à l'équilibre (les proportions relatives de gaz et liquide ou solide ne varient pas), la pression de vapeur est alors dite, saturante. Si la pression partielle de la vapeur dépasse la pression de vapeur saturante, il y a liquéfaction ou condensation. Si par contre, la pression de vapeur est inférieure à la pression de vapeur saturante, une portion de liquide ou de solide passe sous forme gazeuse (vapeur) ª.

 

L’air contenu dans l’isolant étant maintenant saturé d’eau, la pression de vapeur y est donc supérieure à la pression de vapeur retrouvée dans l’air du grenier. Étant donné que cette pression tant à vouloir s’équilibrer, l’humidité contenue dans l’isolant sera attiré vers sa surface, là  où la pression y est moidre. 

 

 

Maintenant, qu’est-ce que tout ça a à voir avec la ventilation des vides sous toits? Une fois que l’humidité contenue dans l’isolant a rejoint la surface, celle-ci en est absorbée dans l’air plus sec du grenier, c’est l’évaporation . La ventilation entre maintenant en jeu. Le mouvement de l’air contre l’isolant vient accélérer le processus d’évaporation de l’eau. Plus il y a de ventilation, plus l’humidité est évaporée rapidement de la surface de l’isolant et plus la vapeur d’eau y est attirée. 

 

L’air chaud moins dense que l’air froid se déplace verticalement vers le haut dans le grenier en suivant le pontage le long des fermes de toit ou entre les baies des plafonds cathédrales formées par les solives. C’est le principe de convection. Lorsqu’il y a  présence de vent,  une zone de basse pression au niveau du toit se crée. L’air dans le grenier en est alors aspiré vers l’extérieur.  L’air situé au niveau du débord de toit est  par la suite aspiré à son tour dans le grenier par les évents de soffites. C’est ce qu’on appelle l’effet de cheminée. 

 

 

 

Une fois dans l’air, l’humidité s’en trouve maintenant exfiltrée hors tu grenier par le ventilateur de toit, entrainée par le mouvement de l’air. Voilà, c’était l’hygrométrie de la ventilation. 

Texte et diagramme par Stephen Lagueux, tous droits réservés.

ª Wikipédia