Enveloppe du bâtiment

Description du projet

Notre équipe développe, met à l’essai et valide des technologies novatrices relatives à l’enveloppe du bâtiment, afin d’améliorer l’efficacité énergétique de l’enveloppe d’au moins 50% par rapport aux codes du bâtiment en vigueur, et de réduire de manière considérable les émissions de gaz à effet de serre (GES) par rapport aux pratiques actuelles de construction. Nous visons ces objectifs tant pour le marché de la rénovation que celui de la construction neuve, au moyen de procédés de fabrication en usine, de matériaux d’isolation novateurs et de méthodes de construction économiques.

Nos travaux de recherche visent trois domaines prioritaires :

1. les technologies et assemblages d’enveloppes extérieures préfabriquées pour la rénovation énergétique d’habitations existantes;
2. les parois minces préfabriquées très bien isolées pour les habitations neuves;
3. la conception et la construction de l’Édifice de recherche sur les enveloppes de bâtiment à CanmetÉNERGIE Ottawa et l’établissement (en collaboration avec l’Université Carleton) du Centre de recherche avancée sur l’enveloppe du bâtiment (CABER), dans les locaux de CanmetÉNERGIE Ottawa.

L’explication de chacun de ces domaines prioritaires est fournie ci-dessous, ainsi qu’une courte description des projets secondaires qui appuient chacun de ces domaines de recherche.

Rénovation extérieure énergétique avec des éléments préfabriqués (REEEP)

Les unités de logement du Canada, comprenant 14,5 millions d’unités, représentent plus d’un sixième de la consommation d’énergie nationale et près de 14% des émissions de GES au pays liées à l’énergie. Plus de deux tiers de ces logements ont été construits avant l’existence des normes d’efficacité énergétique résidentielle. Jusqu’à présent, près d’un million de maisons ont bénéficié d’incitatifs offerts dans le cadre de programmes d’améliorations énergétiques, mais les améliorations apportées à l’isolation des murs extérieurs demeurent plutôt rares, et ce, malgré le fait que les murs extérieurs sont la cause de 25% à 35% des pertes thermiques dans une maison existante typique. D’après les recherches, de nombreux obstacles entravent la rénovation des murs extérieurs, notamment les coûts imprévisibles, le dérangement pour les occupants et le voisinage, les longs délais d’exécution et les risques liés à l’humidité.

Le projet REEEP répond au besoin de rénovation écoénergétique des murs extérieurs par l’adoption d’une solution de murs préfabriqués destinés aux logements existants. Ce projet de recherche se déroule en plusieurs phases expliquées ci-dessous.

Phase 1 : validation de principe

En 2017, notre équipe à CanmetÉNERGIE Ottawa a initié la validation de principe d’un processus d’essai d’installation réelle. Nous nous sommes appliqués à développer des technologies et des procédés en vue d’installer deux types de panneaux muraux préfabriqués, et des prototypes de composantes, dans le but de rénover un bâtiment existant de l’extérieur. Cette approche promet d’améliorer radicalement l’efficacité énergétique et l’esthétique de l’extérieur, tout en surmontant les obstacles susmentionnés, y compris les coûts liés au projet et la complexité des rénovations classiques.

Phase 2 : surveillance de l’assemblage du mur extérieur

Afin de comprendre comment survient le transfert d’humidité durant l’assemblage du mur rénové, notre équipe à CanmetÉNERGIE a élaboré et mis en œuvre un protocole de surveillance. Ce protocole implique l’installation de capteurs de température, d’humidité relative, de flux thermique et de teneur en humidité dans l’assemblage du mur mis en place au cours de la phase 1, ce qui nous permet de mesurer la réaction hygrothermique sur place de l’assemblage aux charges climatiques réelles (à Ottawa) sur plusieurs années. Les principaux critères d’évaluation visent à s’assurer que les conditions sont défavorables à la prolifération de moisissure et à la croissance fongique.

Phase 3 : rénovation extérieure dans le cadre d’un projet de logements abordables

En s’appuyant sur les leçons apprises durant la phase 1 du projet, notre équipe, en collaboration avec la Société de logement communautaire d’Ottawa, a entrepris des travaux de rénovation écoénergétique d’envergure, en vue d’atteindre un rendement énergétique net zéro, dans le cadre d’un projet visant quatre maisons en rangée à deux étages, bâties au début des années 1960. La méthode et l’approche adoptée pour le projet consiste à installer sur les murs extérieurs, au-dessus du niveau du sol, des panneaux préfabriqués et des assemblages pour le toit. De plus, l’équipe étudie le coût total lié à la rénovation des bâtiments, conçoit des technologies et des processus relatifs aux capteurs, met au point l’évaluation de la conception et de l’état du bâtiment, ainsi que des protocoles de surveillance, de vérification et d’évaluation après l’emménagement des occupants.

Murs minces à valeur-R élevée

Les normes canadiennes pour les habitations à haut rendement, notamment ENERGY STAR, consommation d’énergie nette zéro et maison passive, exigent un degré élevé d’isolation comparativement aux maisons conçues et construites conformément aux exigences des codes du bâtiment. Présentement, pour offrir la résistance thermique nécessaire (habituellement une valeur RSI de 5,0 à 8,8 [R-28–50]), les constructeurs utilisent des murs dont l’épaisseur est souvent deux fois supérieure à celle des murs ordinaires.

Le projet « Murs minces à valeur-R élevée » explore l’intégration de matériaux d’isolation dont la conductivité thermique est faible, qui sont destinés à une utilisation dans des murs à ossature de bois. En partenariat avec l’industrie et le milieu universitaire, Owens Corning et l’Université Carleton, respectivement, notre équipe met au point et évalue la validation de principe de murs novateurs, y compris un module isolé formé de panneaux composites d’isolation sous vide (PIV) et un revêtement isolant en polystyrène extrudé (PSX), conçus pour isoler et étanchéiser un mur à ossature de bois de l’extérieur. Grâce à ce mur novateur installé sur la cabane d’essai, située au complexe de Bells Corners, l’équipe évalue la réaction hygrothermique du panneau aux charges climatiques réelles, puis compare son rendement aux murs classiques conformes au code du bâtiment.

Édifice de recherche sur les enveloppes de bâtiments à CanmetÉNERGIE Ottawa

CanmetÉNERGIE Ottawa construit un nouvel édifice, situé au complexe de Bells Corners, qui abritera son programme de recherche et développement (R-D) sur l’enveloppe du bâtiment. Une section de l’édifice est destinée à accueillir le programme du Centre de recherche avancée sur l’enveloppe du bâtiment (CABER) de l’Université Carleton. Le centre CABER soutiendra la recherche fondamentale et appliquée associée au développement d’enveloppes à haut rendement, pour recouvrir les façades des bâtiments des secteurs résidentiels et commerciaux.

Les équipements et installations inclus dans l’édifice de recherche sur les enveloppes de bâtiment à CanmetÉNERGIE Ottawa permettront un programme de recherche très complet qui comprend l’étude de l’assemblage des enveloppes des bâtiments, de leurs composantes, et de leur incidence sur le confort des occupants.

• Les propriétés hygrothermiques des matériaux seront évaluées au Laboratoire de caractérisation.
• Le Laboratoire sur le confort des occupants facilitera l’évaluation des aspects esthétiques et du confort thermique obtenus grâce à l’application de divers recouvrements de façade et de différentes stratégies de design. Les panneaux muraux des édifices résidentiels et commerciaux seront évalués dans le cadre d’essais menés en laboratoire en utilisant conjointement une chambre à essais thermiques (Guarded Hot Box) et un rack de vaporisation sous pression, conçus pour simuler les conditions climatiques représentatives des régions du Canada, y compris le vent, le rayonnement solaire, la température et l’humidité. De plus, l’enveloppe de l’édifice est conçue de manière à permettre l’insertion de murs d’essais dans la façade, afin d’évaluer les effets de l’exposition aux conditions climatiques locales, à long terme.
• Des magasins – utilisés pour tenir les grands murs d’essai – permettront de transporter les spécimens de l’appareil d’essai à l’aide d’un pont roulant, et d’entreposer les spécimens de murs.

L’édifice favorisera une collaboration accrue entre CanmetÉNERGIE Ottawa et d’autres partenaires de recherche associé au centre CABER – y compris le Collège Algonquin, l’Université Concordia et le Conseil national de recherches du Canada (CNRC).

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Pour en savoir plus

• Programme de l’Environnement bâti de CanmetÉNERGIE à Ottawa
• CanmetÉNERGIE à Ottawa