3 techniques d'isolation des toitures plates EPDM

Gestion de l’humidité dans l’isolation des toits plats

Les toitures plates sont exigeantes (d’un point de vue physique du bâtiment) et il existe plusieurs solutions pour les isoler. A cause de l’EPDM très étanche, ces toitures sont fermées à la diffusion de la vapeur d’eau vers l’extérieur et l’humidité contenue dans la paroi ne peut alors être évacuée que vers l’intérieur, ce qui nécessite des conditions particulières.

Illustration du sens de diffusion en hiver et en été grâce à une membrane hygrovariable pro clima INTELLO

En été, le sens de la diffusion de vapeur d’eau se fait de l’extérieur vers l’intérieur lorsque les températures (et/ou les pressions de vapeur) sont supérieures à l’extérieur. Dans le cas de toitures plates, il est nécessaire de capter un maximum de rayonnements solaires, pour assurer le séchage des isolants. Cela est d’autant plus important pour des toitures lestées par du gravier ou végétalisation, qui font obstacle au rayonnement solaire.

Consignes de base pour la mise en œuvre de l’isolation

Quelles que soient les solutions d’isolation présentées dans les prochains chapitres, nous vous invitons à respecter ces consignes lors de la mise en œuvre:

Performances d’isolation

Les épaisseurs d’isolation ne seront pas les mêmes en fonction du climat de votre région. Prévoir R = 5 au sud et  R = 6 à 7 au nord et dans l’est.

Assurer l’étanchéité pour une bonne isolation

-    Pour une isolation durable et performante, l’étanchéité devra être assurée par la mise en œuvre correcte de la bâche EPDM.
-    La hauteur de l’acrotère doit être de 10cm minimum et la membrane EPDM d’étanchéité doit entièrement recouvrir l’acrotère.
-    Si présence d’un mur bordant le toit, la membrane doit remonter de 15cm minimum sur le mur et se fixer par un solin qui assure l’étanchéité.

Conditions limites de calcul

Tous ces conseils sont issus d'une multitude de modélisations sur WuFI et sont valables avec les conditions limites suivantes :

•    Altitude inférieure ou égale à 800m.
•    La membrane extérieure doit être de couleur sombre (gris foncé ou noir).
•    La construction ne doit pas être située en permanence dans une zone d'ombre.
•    Emploi obligatoire de bois sec (< 20 %) et de matériaux secs.
•    Aucune lame d’air entre le panneau de structure et l’isolation.
•    Utilisation de matériaux ouverts à la diffusion à l’intérieur (plaque de plâtre, panneau Fermacell par exemple).
•    La pente doit être au minimum de 3 % (1,72°).
•    Étanchéité à l'air respectant au minimum la RT 2012.
•    Humidité relative normale (comprise entre 30% et 70%).

Pour tous les cas divergents aux points ci-dessus (notamment pour l’ombrage ou membrane extérieure nue), une sur-isolation est à recommander. La résistance thermique à ajouter dépend de la nature et de l'épaisseur de l'isolation principale. Elle permettra d'assurer des températures suffisantes pour limiter l'humidité relative et donc la condensation. Dans toutes ces constructions, une étanchéité à l’air parfaitement réalisée sera indispensable.

Les 3 techniques d’isolation des toits plats

Pour isoler les toitures plates, végétalisées ou non, il existe 3 techniques qui se distinguent principalement :

La toiture froide

L’isolation « toiture froide » consiste à isoler la toiture par l’intérieur. Ainsi la structure porteuse du toit plat, qu’elle soit béton ou en bois, reste exposée aux conditions extérieures.

La toiture chaude

L’isolation « toiture chaude » consiste à isoler la toiture par l’extérieur. Ainsi la structure porteuse du toit plat n’est pas exposée aux conditions extérieures. Avec cette technique, les ponts thermiques sont éliminés.

Mix isolation 2/3 - 1/3

Il s’agit d’isoler la toiture plate avec un mix 2/3 d’isolation « toiture chaude » et 1/3 d’isolation « toiture froide ». Avec ce combiné, on cumule les avantages de chaque technique.

Isolation toitures plates en béton

Dans ce cas de figure, la bâche EPDM sera collée sur la dalle béton avec une colle néoprène. En dessous, vous favoriserez un isolant en fibre de bois semi rigide qui est plus performant thermiquement qu’un isolant rigide et qui donc demandera moins d’épaisseur pour une meilleure isolation. Il sera maintenu par les rails de maintien du parement intérieur (osb, fermacell plafond, placo,…). Avant la pose du parement, vous mettrez en place un frein vapeur Intello pour la régulation de l’humidité dans l’isolant.

Cette composition n'est pas idéale mais elle peut fonctionner avec une épaisseur d'isolation réduite. Le béton est étanche à l'air et très inerte, ainsi l'interface isolation avec la dalle est relativement chaude, mais au-delà d'une résistance thermique de l'isolation de 3,4m²K/W, le risque de condensation n'est pas à exclure. La dalle béton limite très fortement la possibilité de séchage vers l'intérieur puisque la paroi nécessite une très grande quantité de rayonnements solaires pour se réchauffer.

Isolation au-dessus de la dalle béton du toit plat

Cette solution d’isolation est beaucoup efficace thermiquement que la précédente car l’isolant est posé par-dessus la dalle. De plus elle est idéale pour réaliser une végétalisation par-dessus. Le pare vapeur Vap alu se colle sur la dalle béton avant la pose d'un isolant type PIR. Il protège l'isolant des éventuelles pénétrations d'humidité provenant de la partie intérieure chauffée. La bâche EPDM sera collée sur l’isolant PIR ou lestée dans le cas de la pose d’une végétalisation par-dessus.

Isolation toitures plates en OSB et structure bois

Isolation sous toiture OSB entre solives

Cette configuration, appelée isolation toiture froide, fonctionne bien tant que la toiture est ensoleillée et que l'épaisseur de l'isolant reste inférieure à 500mm. Il est hautement recommandé de créer un vide technique coté intérieur (entre le parement intérieur et le frein vapeur) pour permettre le passage des gaines sans percer le frein vapeur ni dégrader l’isolant.

En revanche, l’isolant doit être en contact avec le panneau d'OSB pour éviter une lame d’air néfaste à cet endroit. En effet, une lame d'air non-ventilée en sous-face du panneau OSB peut accumuler l'humidité issue de la vapeur d’eau de l’air intérieur. Il y aura alors un fort risque de dégradation du panneau OSB. L’isolant peut être des panneaux de laine de bois souples coincés entre les chevrons du toit plat ou bien de la ouate de cellulose insufflée dans les caissons au-dessus du frein vapeur.

Isolation sur toiture OSB

Moins sensible à la condition d’ensoleillement, cette solution avec l'isolation au-dessus de la structure bois isole bien et supprime tous les ponts thermiques. Son problème principal est la faible résistance à la chaleur en été à cause de la faible valeur de déphasage de l’isolant PIR.

Il ne sera pas nécessaire d'utiliser un frein-vapeur hygrovariable intérieur. Un pare-vapeur à valeur Sd fixe type Vap alu collé sur la structure porteuse en OSB sera suffisant pour protéger l'isolant des éventuelles pénétrations d'humidité provenant de l’intérieur de la maison. Les panneaux isolants PIR seront posés sur le Vap Alu collé sur l’OSB. La bâche EPDM sera collée sur l’isolant PIR ou lestée dans le cas de la pose d’une végétalisation par-dessus.

Isolation mixte sur toiture OSB et entre solives

Cette configuration est un mixte entre les deux précédentes solutions. Elle consiste à isoler au-dessus de la structure porteuse OSB avec des panneaux polyuréthanes PIR et en dessous avec une laine de bois entre les chevrons. Pour une efficacité thermique optimale, il faut respecter la règle des 2/3 - 1/3 d’isolation (en valeur de résistance R). 2/3 de l’isolation est au-dessus du pare vapeur, et 1/3 de l’isolation est en dessous du pare vapeur.

Comme dans le cas précédent, il est hautement recommandé de ne pas percer le frein vapeur ni dégrader l’isolant intérieur en voulant créer un vide technique. Vous pouvez utiliser des suspentes sixbox ou faire un contre lattage sur les chevrons en laissant des espaces entre les lattes pour passer les gaines.

La bâche EPDM sera collée sur l’isolant PIR ou lestée dans le cas d’une végétalisation.

Ce type d’isolation de toiture plate fonctionne très bien car basée sur un mix toiture chaude et toiture froide. Ceci à l’avantage de supprimer tous les ponts thermiques et d’avoir une bonne inertie thermique contre les chaleurs de l’été.

La fibre de bois pour l'isolation des toitures plates

Depuis peu, les fabricants de panneaux fibre de bois ont développé des panneaux isolants adaptés pour remplacer les isolants polyuréthane. Le panneau fibre bois Steico roof dry est particulièrement bien conçu pour la mise en œuvre d'une isolation toiture chaude ou mix 1/3 2/3.

La mise en œuvre est globalement la même comme préconisée dans ce document. Vous remarquerez que la pose d'un pare vap alu sur la toiture n'est pas préconisée par le fabricant Steico.

Isolation complémentaire par végétalisation de la toiture

Une toiture végétalisée fait écran au rayonnement du soleil sur les matériaux de couverture et d'étanchéité des toitures plates. Les plantes sont ainsi soumises à des mécanismes d’évapotranspiration, d’ombrage et de réflexion qui permettent de protéger le bâtiment contre les fortes chaleurs. Cependant, les mesures exactes des bénéfices directs sont variables pour le bâtiment. La végétalisation est composée de matériaux vivants rendant presque impossible le calcul de son coefficient d’isolation R. La végétation, l’humidité, la pluviométrie, la température… tout entre en compte et change selon les saisons. Une toiture de type prairie de hauteur de 30 cm apporte un bénéfice thermique en été, mais en hiver, elle sera beaucoup moins efficace car l’herbe sera réduite à quelques centimètres. À l'inverse, des petits arbustes de type crassulacées seront plus efficaces l'hiver que l'été.

L'impact sur les consommations énergétiques est, lui, plus facile à calculer. Les études réalisées, en plaine ou en montagne, sur des bâtiments avant et après la végétalisation de leur toiture relèvent un niveau d'économie de dépenses énergétiques aux alentours de 20 %, voire légèrement supérieur dans les régions plus chaudes l'été. Dans tous les cas, le choix de la flore et des épaisseurs des substrats sont vitaux pour limiter l'entretien et l'irrigation et garantir ainsi la pérennité de la toiture végétalisée.