Mousse isolante de polyuréthanne appliquée sur place dans les bâtiments de ferme


Fiche technique - ISSN 1198-7138  -  Imprimeur de la Reine pour l'Ontario
Agdex : 714
Date de publication : 01/93
Commande no. 93-012
Dernière révision : 01/93
Situation :
Rédacteur : Hugh W. Fraser - ingénieur/MAAARO; Harold K. House - ingénieur/MAAARO

Table des matières

  1. Pourquoi est-elle si populaire?
  2. Qu'est-ce que la mousse de PUR?
  3. Absorption d'eau par la mousse de PUR
  4. Techniques de construction courantes
  5. Choisir la bonne méthode de construction
  6. Conseils utiles
  7. Résumé

Pourquoi est-elle si populaire?

Au cours des 20 dernières années, la mousse isolante de polyuréthanne (PUR) projetée au pistolet, sur place, est devenue l'isolant préféré dans les bâtiments de ferme, y compris les entrepôts de fruits et légumes, et les porcheries. La mousse isolante de PUR est souvent préférée des agriculteurs pour les raisons suivantes :

  • Sa valeur R par unité d'épaisseur (au moins R-6/po) est relativement élevée en comparaison avec d'autres isolants.
  • Son application est facile et rapide dans les endroits difficiles d'accès ou sur les surfaces irrégulières.
  • Elle est étanche à l'air et réduit donc les pertes ou gains de chaleur par convection.
  • Elle ajoute à la rigidité du bâtiment.
  • Elle s'infiltre dans les fentes et interstices qui, autrement, manqueraient d'isolation.
  • Elle est moins sujette à loger des rongeurs, sa couche n'étant généralement pas assez épaisse pour leur servir d'abri.

Mais les coûts qu'entraîne la mousse de PUR ne sont pas négligeables :

  • Elle est plus coûteuse que le matelas de fibre de verre ordinaire pour une isolation équivalente; mais le coût de la mousse de PUR inclut son application, alors qu'aux autres isolants viennent s'ajouter les frais de main-d'oeuvre.
  • Elle est une mousse de matière plastique qu'on ne laisse pas à nu dans un bâtiment; il faut lui ajouter un revêtement pare-feu. À cette fin, on utilise généralement le contreplaqué, la tôle d'acier ou un matériau cimentaire comme la Zonolite 3300* couramment utilisée en Ontario. (L'acheteur doit toujours s'assurer de l'acceptabilité des revêtements pare-feu utilisés auprès de son constructeur, du service local d'inspection des constructions et de son assureur).
  • Elle utilise habituellement comme agent de projection un frigorigène fluorocarboné, substance dont on combat l'usage depuis un certain temps parce qu'elle affecterait la couche protectrice d'ozone autour de la terre. Il existe maintenant dans le commerce de nouvelles substances plus acceptables pour l'environnement.
  • Elle peut être consommée par des rongeurs et des insectes malgré son absence de valeur nutritive.
  • Elle peut absorber la vapeur d'eau et n'est pas un pare-vapeur efficace (tels les parements en tôle d'acier ou les membranes de polyéthylène) comme plusieurs le prétendent. La vapeur d'eau se déplace très lentement dans la mousse de PUR, mais elle traversera tout de même cette mousse dans certaines conditions environnementales dont il sera question plus loin.

* Sans intention publicitaire.

Quand on envisage d'utiliser la mousse de PUR ou tout autre isolant, on doit tenir compte de tous leurs coûts et avantages financiers et environnementaux.

Qu'est-ce que la mousse de PUR?

La mousse de PUR est une mousse à cellules fermées faite de millions de bulles minuscules (0,5 mm ou 0,02 po de diamètre). Elle est très légère, sa masse volumique n'étant que de 32 à 48 kg/m3 (2 à 3 lb/pi3), alors que celle de matériaux de construction mieux connus est beaucoup plus élevée (450 kg/m3 ou 28 lb/pi3 pour l'épinette, et 2300 kg/m3 ou 145 lb/pi3 pour le béton). Elle s'applique en couches successives au pistolet (voir figure 1). Les surfaces d'application doivent être exemptes de graisse, d'huile ou de matériaux lâches. L'adhérence est médiocre sur des surfaces comme le plastique ou le métal galvanisé couvert d'un film huileux.

Mousse isolante de PUR appliquée au pistolet sur un panneau mural expérimental en tôle d'acier galvanisé.

Figure 1. Mousse isolante de PUR appliquée au pistolet sur un panneau mural expérimental en tôle d'acier galvanisé.

Absorption d'eau par la mousse de PUR

Des rapports de plusieurs sources ont fait état d'absorption d'eau par la mousse de PUR dans des entrepôts de pommes de terre en vrac en Ontario, au Québec et au Nouveau-Brunswick. De la mousse de PUR y avait été projetée à partir de l'intérieur sur un parement extérieur en tôle d'acier, avec revêtement pare-feu (figure 3b). La vapeur d'eau cherche à traverser les murs et plafonds pour atteindre une même concentration de chaque côté. Plus il y a de vapeur d'eau d'un côté du mur par rapport à l'autre, plus l'attraction vers celui-ci est forte. La figure 2 illustre cet échange de vapeur d'eau, en hiver et en été, entre le milieu extérieur et un entrepôt frigorifique où les conditions sont gardées stables.

L'air chaud retient plus de vapeur d'eau que l'air froid. Dans le premier cas (figure 2), où les conditions extérieures sont typiques de l'hiver, la vapeur d'eau cherche à se déplacer vers l'extérieur, car la concentration de la vapeur d'eau y est plus basse. En réalité, dans cet exemple, la bâtiment contient trois fois plus de vapeur d'eau, comme l'indique le nombre de gouttes d'eau sur l'illustration. Dans le second cas, où les conditions au dehors sont typiquement estivales, l'air extérieur du bâtiment contient relativement plus de vapeur d'eau que l'air intérieur - sept fois plus comme l'indique le nombre de gouttes d'eau. La vapeur d'eau cherche donc à se déplacer à travers le mur dans l'autre sens, vers l'intérieur. Selon le sens de déplacement de la vapeur d'eau, on doit décider si un pare-vapeur est nécessaire.

Le sens de déplacement de la vapeur d'eau change selon la température et l'humidité relative d'un côté et de l'autre d'un mur.

Figure 2. Le sens de déplacement de la vapeur d'eau change selon la température et l'humidité relative d'un côté et de l'autre d'un mur.

Techniques de construction courantes

En Ontario, quatre techniques de construction sont surtout utilisées (figures 3a à 3d). Ce sont :

  1. Application à partir de l'intérieur sur un parement extérieur en bois ou sur un mur en béton ou en pierre, avec revêtement pare-feu
  2. Application à partir de l'intérieur sur un parement extérieur en tôle d'acier, avec revêtement pare-feu
  3. Application à partir de l'extérieur sur un parement intérieur en contreplaqué
  4. Application à partir de l'extérieur sur un parement intérieur en tôle d'acier

A. Application à partir de l'intérieur sur un parement extérieur en bois ou sur un mur en béton ou en pierre, avec revêtement pare-feu

Cette méthode de construction (figure 3a) était très répandue dans les années 1970 pour la rénovation d'anciennes granges à deux étages transformées en porcheries. La mousse de PUR était simplement appliquée à partir de l'intérieur directement sur les planches de l'ancienne grange ou sur ses murs de fondation en béton ou en pierre. C'était alors le seul moyen pratique d'isoler ces granges, et c'était le matériau clé dans la prolifération des porcheries en Ontario durant cette période. Ses avantages sont les suivants :

  • Le bâtiment s'en trouve considérablement étanché, une qualité indispensable au fonctionnement de beaucoup de systèmes de ventilation.
  • Tout dommage causé par les rongeurs est visible.
  • Cette méthode est perçue comme étant plus économique parce qu'aucune charpente de soutien n'est nécessaire.
  • Étant donné que les murs en bois, en béton ou en pierre ne sont pas des pare-vapeur parfaits, la vapeur d'eau peut traverser complètement ces matériaux et la mousse de PUR.

Ses inconvénients sont les suivants :

  • Un revêtement pare-feu coûteux est nécessaire.
  • La surface intérieure est rude, terne, difficile à nettoyer et vulnérable aux dommages causés par les animaux ou le matériel.

* Les schémas qui suivent ne sont pas à l'échelle; ils ne sont donnés qu'à titre indicatif.

Bon nombre d'anciennes granges à deux étages ont été isolées avec de la mousse de PUR en haut ou en bas.

Figure 3a. Bon nombre d'anciennes granges à deux étages ont été isolées avec de la mousse de PUR en haut ou en bas.

B. Application à partir de l'intérieur sur un parement extérieur en tôle d'acier, avec revêtement pare-feu

Cette méthode de construction (figure 3b) a été très populaire; elle comporte l'érection d'une charpente en bois, l'installation du parement extérieur en tôle d'acier fixé sur les montants ou poteaux, et l'application de la mousse de PUR directement sur le parement de tôle à partir de l'intérieur du bâtiment. Ses avantages sont les suivants :

  • L'isolation est très simple et peut se faire vers la fin de la construction, une fois le carré du bâtiment complété.
  • Le bâtiment s'en trouve considérablement étanché, une qualité indispensable au fonctionnement de beaucoup de systèmes de ventilation.
  • Tout dommage causé par les rongeurs est visible.
  • Il est plus facile de repérer les fissures possibles si la mousse de PUR est à nu dans les entrepôts à atmosphère contrôlée qui doivent être étanches aux gaz (p. ex., entrepôts servant à la conservation des pommes).

Ses inconvénients sont les suivants :

  • Un revêtement pare-feu coûteux est nécessaire.
  • La surface intérieure est rude, terne, difficile à nettoyer et vulnérable aux dommages causés par les animaux ou le matériel.
  • L'absorption de la vapeur d'eau peut poser un problème dans certaines conditions environnementales.
  • La mousse de PUR pourrait mal adhérer sur un parement extérieur en tôle d'acier galvanisé qui est recouvert d'un film huileux.

L'illustration montre 75 mm d'épaisseur de mousse isolante de PUR avec 5 à 10 mm d'épaisseur de Zonolite 3300 comme revêtement pare-feu.

Figure 3b. L'illustration montre 75 mm d'épaisseur de mousse isolante de PUR avec 5 à 10 mm d'épaisseur de Zonolite 3300 comme revêtement pare-feu.

C. Application à partir de l'extérieur sur un parement intérieur en contreplaqué

Cette méthode (figure 3c) est souvent appelée méthode de construction inversée. Elle a fait son apparition dans les années 1980 à la suite de l'absorption de vapeur d'eau par la mousse de PUR dans un entrepôt à pommes de terre construit selon la méthode B (voir section précédente). Cette méthode comporte l'érection d'une charpente en bois, l'installation d'un parement en contreplaqué à l'intérieur, l'application de mousse de PUR à partir de l'extérieur sur le dos du contreplaqué et, pour finir, l'installation d'un parement extérieur en tôle d'acier. Ses avantages sont les suivants :

  • Le coûteux revêtement pare-feu est éliminé (à la condition que le contreplaqué rencontre les exigences de la norme de protection contre les incendies).
  • Le danger de dommages mécaniques accidentels est réduit.
  • La surface intérieure est douce et peut être peinte et nettoyée.
  • Comme le contreplaqué n'est pas un pare-vapeur, la vapeur d'eau peut traverser à la fois la mousse de PUR et le contreplaqué plutôt que de rester enfermée dans le mur. (La vapeur d'eau rendue dans l'espace entre la mousse et le parement extérieur en tôle peut normalement s'échapper.)
  • Le contreplaqué peut ajouter beaucoup de rigidité et d'étanchéité au bâtiment; il est donc un matériau clé contribuant à la qualité de conservation des pommes dans les entrepôts à atmosphère contrôlée, lesquels doivent être étanches aux gaz.

Le schéma montre comment des fourrures horizontales de 2 po × 4 po sur le mur, entre les montants et le contreplaqué intérieur, permettent que la mousse de PUR enveloppe les montants.

Figure 3c. Le schéma montre comment des fourrures horizontales de 2 po × 4 po sur le mur, entre les montants et le contreplaqué intérieur, permettent que la mousse de PUR enveloppe les montants.

Ses inconvénients sont les suivants :

  • La surface du contreplaqué peut moisir dans les entrepôts horticoles à haut taux d'humidité.
  • La mousse de PUR est enfermée et difficile à réparer s'il s'y développe de fines fissures; de telles fissures réduisent l'étanchéité aux gaz de l'entrepôt et pourraient poser des problèmes pour la conservation des pommes à atmosphère contrôlée.
  • Cette méthode est jugée coûteuse parce qu'on utilise deux parements, l'un en tôle d'acier et l'autre en contreplaqué.

D. Application à partir de l'extérieur sur un parement intérieur en tôle d'acier

Cette technique de construction (figure 3d) n'est utilisée que depuis peu; on y remplace par de la tôle d'acier le contreplaqué de la technique C. Malheureusement, certains l'ont décrite comme étant une méthode visant à éliminer les problèmes liés à l'absorption de vapeur d'eau qui marquent la méthode de construction B. Ses avantages sont les suivants :

  • Le coûteux revêtement pare-feu est éliminé (à la condition que la tôle d'acier rencontre les exigences de la norme de protection contre les incendies).
  • Le danger de dommages mécaniques accidentels est réduit.
  • La surface intérieure est douce et, peut être peinte et nettoyée.

Ses inconvénients sont les suivants :

  • La mousse de PUR est enfermée et difficile à réparer s'il s'y développe de fines fissures; de telles fissures réduisent l'étanchéité aux gaz de l'entrepôt et pourraient poser des problèmes pour la conservation des pommes à atmosphère contrôlée.
  • Cette méthode est jugée coûteuse parce qu'on utilise deux parements en tôle d'acier.
  • La mousse de PUR pourrait mal adhérer sur un parement intérieur en tôle d'acier galvanisé qui est recouvert d'un film huileux.
Schéma de l'entretoit d'un bâtiment pour bétail. Le plafond sera ainsi beaucoup plus étanche et rigide.

Figure 3d. Schéma de l'entretoit d'un bâtiment pour bétail. Le plafond sera ainsi beaucoup plus étanche et rigide.

Choisir la bonne méthode de construction

Pour choisir la méthode de construction qui convient, on doit d'abord déterminer le sens de déplacement de la vapeur d'eau. Dans le cas d'un bâtiment logeant du bétail, la vapeur d'eau ira toujours vers l'extérieur, parce que la température de l'air sera toujours égale ou plus chaude à l'intérieur qu'à l'extérieur. Pour ce qui est des entrepôts frigorifiques utilisés seulement par temps doux ou chaud, et pour des congélateurs, la vapeur d'eau ira toujours vers l'intérieur, parce que la température de l'air sera toujours égale ou plus chaude à l'extérieur qu'à l'intérieur. Ces deux situations types sont très simples et conduisent à une technique de construction :

  • qui préviendra, dès le départ, toute infiltration de la vapeur d'eau dans la mousse de PUR par l'utilisation d'un parement en tôle d'acier (un pare-vapeur parfait) installé du côté chaud de la mousse (méthode de construction B ou D selon l'usage), ou
  • qui permettra à la vapeur d'eau de traverser complètement le mur sans s'y enfermer (méthode de construction A ou C).

La situation est beaucoup plus délicate quand le sens de déplacement de la vapeur d'eau change à différentes périodes de l'année durant lesquelles le bâtiment est utilisé. Les principaux genres de bâtiments de cette catégorie sont les entrepôts de fruits et légumes utilisés aussi bien pendant les saisons chaudes que les saisons froides. Durant les temps chauds, la vapeur d'eau se déplace toujours vers l'intérieur du bâtiment, puisque l'air est toujours plus chaud à l'extérieur. Toutefois, par temps froid, le sens de déplacement de la vapeur d'eau peut tourner vers l'extérieur du bâtiment, selon les conditions intérieures et extérieures. En pareils cas, il vaut mieux utiliser les méthodes A ou C puisque, indépendamment des conditions environnementales, la vapeur d'eau peut toujours passer dans les deux sens à travers le mur ou le plafond. Il faut donc envisager toute utilisation possible du bâtiment qui pourrait s'imposer dans l'avenir.

Tableau 1. Techniques de constructions qui conviennent à différentes utilisations.
Utilisation Technique
Application à partir de l'intérieur sur un parement extérieur en bois ou sur un mur en pierre ou en béton, avec revêtement pare-feu Application à partir de l'intérieur sur un parement extérieur en tôle d'acier, avec revêtement pare-feu Application à partir de l'extérieur sur un parement intérieur en contreplaqué Application à partir de l'extérieur sur un parement intérieur en tôle d'acier
Bâtiments pour bétail; entrepôts horticoles non réfrigérés pour la conservation de produits comme les pommes de terre (température toujours égale ou plus chaude à l'intérieur qu'à l'extérieur)
X
 
X
X
Entrepôts frigorifiques horticoles, de mai à septembre (0 °C à 10 °C); congélateurs < -15 °C (température toujours égale ou plus froide à l'intérieur qu'à l'extérieur)
X

X
X
 
Entrepôts frigorifiques horticoles, de septembre à mai (0 °C à 10 °C) (température parfois plus chaude ou plus froide à l'intérieur qu'à l'extérieur)
X
 
X
 

* Recommandations générales qui présupposent : des conditions environnementales extérieures normales dans le sud de l'Ontario durant l'année; des conditions environnementales intérieures constantes; aucun changement d'utilisation du bâtiment dans l'avenir. Pour des recommandations plus spécifiques, s'adresser à un ingénieur consultant qui connaît bien les conditions existant dans les bâtiments agricoles et les méthodes de construction rurale.

Conseils utiles

  • Utiliser au mur des fourrures en bois de 1 po × 2 po ou de 2 po × 4 po entre les montants/poteaux et la tôle d'acier intérieure ou extérieure, ou le contreplaqué intérieur, pour que la mousse de PUR enveloppe les montants/poteaux (figure 3b, figure 3c et figure 3d). On empêche ainsi la chaleur de traverser dans un sens ou dans l'autre les montants ou poteaux, qui ne sont pas de bons isolants. Par ailleurs, il est préférable d'utiliser des fourrures en bois au plafond, entre les solives et le parement intérieur en tôle d'acier ou en contreplaqué.
  • La mousse isolante de PUR adhérera mieux à l'acier prépeint qu'au métal simplement galvanisé, parce que celui-ci pourrait être couvert d'un film huileux.

Résumé

La mousse isolante de polyuréthanne (PUR) offre plusieurs avantages dans la construction de bâtiments de ferme et convient à de nombreux usages. Mais elle n'est pas sans présenter certains inconvénients. On doit prendre soin de choisir la méthode de construction la mieux appropriée à l'utilisation du bâtiment envisagé.


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