Traduit de l'allemand à l'anglais par Katharina Gustavs, Consultante en Biologie du bâtiment
Le concept de mur « respirant » fut élaboré par Max von Pettenkofer (1818-1901), l'un des hygiénistes le plus accompli de son temps et le pionnier fondateur des sciences de santé environnementale et professionnelle en Allemagne, telles que nous les connaissons aujourd'hui.
Il a été la cheville ouvrière de l'arrêt des épidémies de choléra à Munich, l'une des plus grandes villes d'Allemagne, pendant la seconde moitié du 19e siècle. En initiant la construction de l'approvisionnement centralisé d'eau et le système de traitement des eaux d'égout, la santé du public s'est grandement améliorée et il a atteint le statut de célébrité.
Dans sa recherche dédiée à l'amélioration des conditions de vie, von Pettenkofer a introduit les mesures de dioxyde de carbone (CO2) en tant qu'indicateur important de la qualité générale de l'air intérieur. Ses mesures relatives au taux d'échange d'air dans une pièce aux murs en brique, contenant un foyer de masse et entourée de fenêtres scellées l'ont mené à formuler l'hypothèse selon laquelle les murs en brique doivent eux-mêmes laisser passer l'air. Même après avoir scellé le trou de la serrure et d'autres ouvertures, le taux d'échange d'air n'avait diminué que d'un quart par rapport à celui préexistant à ses efforts de scellement. Rétrospectivement, il apparaît qu'il a oublié de considérer l'effet que le foyer de masse pouvait avoir sur le taux de ventilation.
Ainsi, il tenta de démontrer que lorsque de l'air est pompé au travers d'un cylindre en brique, scellé au pourtour et ouvert aux extrémités, une flamme de bougie pouvait être éteinte. Dans son empressement à prouver son hypothèse correcte, il a négligé le fait que la pression naturelle maximale de l'air au travers d'un mur, d'environ 30 Pa, est beaucoup plus faible que la pression requise dans son expérience d'extinction de flamme de bougie (entre 700 et 10 000 Pa).
Le statut de célébrité de von Pettenkofer a pu être l'une des raisons pour lesquelles son hypothèse de « ventilation naturelle » au travers de murs ne fut scientifiquement réfutée que dans les années 1920.2 Alors que lui-même n'a jamais utilisé le terme de « mur respirant, » son concept se mit à exister par lui-même et semble continuer de le faire jusqu'à nos jours. L'institut de biologie du bâtiment (bau-biologie) allemand recommande d'éviter d'utiliser l'expression de « mur respirant » parce que celle-ci ne reflète pas la réalité des processus complexes se produisant dans un mur et habituellement mène à des idées fausses.3 (NDLR : en Europe française, on parle généralement de murs diffusants ou perspirants.)
En biologie du bâtiment, une maison naturelle est considérée être un organisme vivant, en ce sens qu'elle devrait être, autant que possible, autosuffisante, énergétiquement efficiente et construite à partir de matériaux naturels appartenant au cycle de la nature et ne contribuant pas aux déchets toxiques. Il est souvent fait référence aux systèmes du toit et des murs en tant que notre « troisième peau, » impliquant que – telle la peau humaine – l'enveloppe du bâtiment est en contact permanent avec son environnement et joue un rôle crucial dans l'entretien continu d'un climat interne sain en dépit de conditions météorologiques externes contraires à ce climat. Alors voyons ensemble plus précisément ce qui traverse ou non un mur par rapport à l'air et à l'humidité.
L'échange d'air
Il est vrai qu'une arrivée constante d'air riche en oxygène et la réduction du CO2 sont essentiels pour un climat interne sain. Tel que discuté ci-dessus, il est faux de présumer que les murs puissent « respirer » de l'air. Malgré leur porosité variable, la différence de pression atmosphérique entre l'air extérieur et celui à l'intérieur n'est jamais assez importante pour entraîner un échange d'air significatif au travers des murs extérieurs. Pour une enveloppe de bâtiment correctement installée, seulement de 0 à 4 % de l'échange d'air requis peut être atteint de cette façon.
Si l'air passe à travers un mur, ce n'est pas à travers le mur lui-même mais à travers les joints mal scellés, des fissures et des jonctions de matériaux de construction. Toutefois, c'est la pire façon de fournir de l'air frais, parce que cela promeut de grandes pertes de chaleur en hiver, crée des courants d'air très embêtants et est propice à la formation de problèmes d'humidité, de condensation et de moisissures.
Pour assurer un taux d'échange d'air recommandé par la biologie du bâtiment, d'environ un changement d'air complet par heure à une pression de 50 pascals, soit la ventilation mécanique (idéalement avec un système de récupération de chaleur pour épargner de l'énergie), soit une ventilation croisée au moyen de fenêtres ouvertes plusieurs fois par jour est nécessaire. Les systèmes de murs massifs, y compris les murs en bois massifs, sont particulièrement bien adaptés aux méthodes de ventilation naturelle grâce à leur capacité extraordinaire de rétention de la chaleur. Laquelle, par exemple, garde les pertes de chaleur à un niveau minimal pendant la brève ouverture des fenêtres en hiver.
Il est intéressant de remarquer ici que la peau humaine ne respire pas d'air non plus. Tout l'oxygène destiné à nos organes internes est fourni par l'air inspiré au moyen du nez ou de la bouche, ce qui, pour continuer avec l'analogie de la « troisième peau » serait comparable à l'ouverture des portes et des fenêtres dans une maison. Alors que, même si la couche supérieure de notre peau, jusqu'à 0,4 mm de profondeur, peut extraire l'oxygène de l'air ambiant, celui-ci ne parvient pas au reste du corps.4
Transport de l'humidité
Lorsque la vapeur d'eau traverse des matériaux de construction, ceci s'appelle de la diffusion de vapeur. La température et le niveau d'humidité relative influent sur la vitesse de diffusion et par conséquent sur la qualité de vapeur transportée.
Puisque l'air chaud peut contenir plus d'humidité que l'air froid ne le peut, dans les climats variées et tempérés l'humidité a tendance à circuler de l'intérieur vers l'extérieur pendant l'hiver et de l'extérieur vers l'intérieur pendant l'été, à cause de la différence de la pression de vapeur.
En plus de cela, beaucoup de matériaux de construction naturels tels que l'argile, la brique ou le bois massif promeuvent ce type de transport de l'humidité grâce à leur activité capillaire élevée (hygroscopicité). Tous les systèmes muraux devraient être conçus pour prévenir la condensation de la vapeur d'eau. Les matériaux de construction spécialement adaptés à l'effet de mèche [imbibition par capillarité] donnent une assurance additionnelle que l'eau liquide ne sera jamais piégée dans les murs. Ceci, bien sûr, fonctionne aussi longtemps que les finis de surface sont aussi hautement perméables à la vapeur d'eau, par exemple les peintures aux minéraux silicatés ou à la chaux, ou beaucoup de finis à l'huile naturelle pour le bois.
La quantité de vapeur d'eau qu'un mur périphérique peut transmettre à l'extérieur est plutôt faible, même si c'est important pour sécher les murs et donc pour éviter des dommages dus à l'humidité et à la moisissure. Pendant l'hiver, lorsque les températures extérieures sont basses dans les climats nordiques et tempérés, seulement de un à deux pour cent de l'humidité interne peut traverser, par exemple, un mur en brique.5 Encore une fois, il est évident que la majorité de l'humidité habituellement générée dans une maison nécessite d'être évacuée au moyen d'une ventilation active par les fenêtres et/ou par une ventilation mécanique.
Absorption d'humidité
Il est vrai que les matériaux de construction et de finition caractérisés par une capacité hygroscopique élevée améliorent considérablement la qualité de l'air intérieur parce que ceux-ci aident à égaliser les pointes temporaires d'humidité.
Beaucoup de matériaux de construction naturels sont hautement hygroscopiques et sont capables d'absorber une grande quantité de vapeur d'eau. Dans une humidité intérieure de 50 %, le plâtre de ciment-chaux, par exemple, peut absorber environ 1,8 kg/m2 d'humidité, alors que les cloisons sèches ou le gypse peuvent seulement retenir environ 0,09 kg/m2 (chacun d'eux a une épaisseur d'environ deux cm et est brut). Cependant, aussitôt que les matériaux de construction hygroscopiques sont finis avec, par exemple, une peinture normale au latex avec une grande résistance à la diffusion de vapeur, l'absorption de la vapeur d'eau diminue considérablement.6 C'est pour cela qu'il est important de choisir des traitement de surface hautement perméables à la vapeur d'eau tels que le lait de chaux, des peintures aux minéraux silicatés ou à l'argile, tout autant que des huiles naturelles appropriées.
Veuillez noter que cet important effet d'amortisseur d'humidité à court terme, de quelques heures, n'utilise que les deux premiers centimètres de l'épaisseur de la surface interne d'un mur. Ainsi, presque toutes les structures de murs peuvent bénéficier de l'effet d'amortisseur d'humidité en ajoutant, par exemple, un plâtre d'argile ou un lambris d'appui.
On ne sait pas pourquoi le concept de « mur respirant » continue de persister alors qu'il est porteur de tant d'idées fausses. Toutefois, ce qui est évident est que toute enveloppe de bâtiment doit satisfaire à deux défis majeurs. Premièrement, ne pas laisser l'eau s'infiltrer. Deuxièmement, si l'eau s'infiltre, la laisser sortir. Par contraste avec l'usage répandu des pare-vapeurs, la biologie du bâtiment favorise la conception du « laissant passer », transparente à la diffusion de la vapeur d'eau tout en étant pare-vent et protégeant contre la condensation de l'eau. Cette conception permet à la vapeur d'eau de passer librement au travers du mur sans condenser et soutient le séchage par l'action capillaire.
Sorption des odeurs et des toxines
Les matériaux de construction hygroscopiques avec des pores ouverts et une capacité de diffusion de la vapeur d'eau ne peuvent pas seulement amortir le niveau d'humidité de l'air intérieur mais aussi, dans certaines limites, ils peuvent absorber les odeurs et les toxines, ce qui est très important pour un climat interne équilibré et bon pour la santé. Ainsi, l'odeur de tels logements est souvent perçue de façon beaucoup plus plaisante comparée à celle de beaucoup de logements conventionnels.
Références
1 Dr. Max von Pettenkofer: Über den Luftwechsel in Wohngebäuden. Literarisch-Artistische Anstalt der J.G. Cotta'schen Buchhandlung, München 1858.
2 Raisch, Erwin: Die Luftdurchlässigkeit von Baustoffen und Baukonstruktionsteilen. Gesundheitsingenieur 1928; Issue 30 (Forschungsheim für Wärmeschutz München)
3 Winfried Schneider: 40 Jahre Baubiologie – Klischees, Innovationen, Trends. Wohnung und Gesundheit 2006; 120: 12-14. www.baubiologie.de/site/zeitschrift/artikel/120/12.php
4 Stücker M et al.: The cutaneous uptake of oxygen contributes significantly to the oxygen supply of human dermis and epidermis. Journal of Physiology 2002; 538: 985-994.
5 Schneider W, Schneider A: Baubiologische Baustofflehre + Bauphysik. Course Module 7 of IBN Building Biology Correspondence Course 1998, p. 67.
6 Moisture uptake of building materials within 3 hours while ambient air humidity increased from 40% to 80%: Lime plaster (13 g/m2), clay plaster (30 g/m2), lime plaster with standard latex paint (below 9 g/m2) - Schneider W, Schneider A: Baubiologische Baustofflehre + Bauphysik. Course Module 7 of IBN Building Biology Correspondence Course 1998, p. 37.
Texte anglais originel : www.baubiologie.de/site/zeitschrift/artikel/125/70.php
Pour en savoir davantage, lire le livre de 304 pages Breathing Walls des biologistes du bâtiment américains George Swanson et Oram Miller, édité par Wayne Federer.
