Détails d’installation d’une fenêtre parfaitement étanche

Par M.A. Lacasse et M.M. Armstrong

Numéro 80, juillet 2013

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L’installation efficace et durable des fenêtres demande une bonne étanchéité à l’air et une bonne gestion de l’eau. Dans ce numéro, on explique le rôle joué par le degré d’étanchéité à l’air et l’emplacement du plan d’étanchéité à l’air de l’interface mur-fenêtre dans les infiltrations d’eau de pluie. C’est le deuxième numéro d’une série de Solutions constructives sur les détails d’installation des fenêtres.

Les effets des infiltrations d’eau accidentelles dans les fenêtres sont bien connus : l’eau peut endommager les finitions intérieures et, dans le cas de construction à ossature en bois, conduire à la pourriture du bois ou à la formation de moisissures dans le mur. L’installation d’une fenêtre dans une ouverture bien préparée (dans laquelle il a été installé un solin d’appui et un barrage arrière) est chose simple, si les mesures adéquates ont été prises pour :

  1. prévoir l’installation d’un solin-membrane qui enveloppe les montants et la membrane de revêtement au niveau de l’appui,
  2. inclure un espace de drainage au niveau de l’appui,
  3. s’assurer de la continuité du scellement de la barrière thermique et du pare-air au châssis de fenêtre.

Ces détails d’installation ont tous été largement décrits dans la
Solution constructive no 76 – Détails des appuis de fenêtre en vue d’un drainage efficace de l’eau.

Ce numéro porte spécifiquement sur les éléments liés à l’étanchéité à l’air. Il explique le rôle joué par le degré d’étanchéité à l’air et l’emplacement du plan d’étanchéité à l’air de l’interface mur-fenêtre dans les infiltrations d’eau de pluie et présente les détails de conception qui assurent la continuité du plan d’étanchéité à l’air au niveau de l’interface mur-fenêtre.

Réaction de l’interface mur-fenêtre à la pluie battante

L’eau de pluie s’infiltre parfois dans une fenêtre par les imperfections de ses composants, que ces imperfections soient inhérentes ou causées par le « vieillissement » de la fenêtre. Le risque d’infiltration par ces imperfections est encore plus grand lorsque l’eau de pluie frappe la fenêtre (figure 1a). Les infiltrations d’eau dans les petites ouvertures sont favorisées, comme chacun sait, par la gravité, les forces capillaires ou les différences de pression induites par l’action du vent. L’eau qui s’infiltre dans une fenêtre défectueuse ou dans l’interface qui sépare la fenêtre du bardage peut également s’infiltrer dans le mur et éventuellement causer des dommages. Quand elle atteint l’appui de fenêtre, elle doit être immédiatement drainée, pour éviter qu’elle y stagne et favorise la formation de moisissures (figure 1b).

Le vent qui souffle sur l’extérieur d’un bâtiment apporte bien évidemment de l’eau de pluie aux fenêtres et aux interfaces mur-fenêtre. Il induit également des différences de pression (?P) de part et d’autre des façades. L’ampleur de la différence de pression est fonction de la vitesse du vent et des conditions de pression intérieure; plus la vitesse du vent est élevée, plus la différence de pression est importante. C’est pourquoi les fenêtres sont plus vulnérables aux infiltrations d’eau pendant les orages, lorsque les surcharges de pluie battante sont les plus importantes. Les ouvertures potentielles qui jalonnent l’interface mur-fenêtre (discontinuités dans le matériau d’étanchéité posé sur la face intérieure de la bride de fenêtre, discontinuités dans le joint d’étanchéité qui sépare le vitrage du châssis de fenêtre, imperfections dans le châssis de fenêtre, etc.) peuvent laisser passer l’air et l’eau. En cas de différence de pression, l’eau qui se présente à ces ouvertures finit par être entraînée par l’air qui s’y infiltre. Le taux d’infiltration dépend de la taille des ouvertures et de la différence de pression exercée de part et d’autre de ces ouvertures.

Pour prévenir les infiltrations d’eau et favoriser un drainage efficace de l’eau, il suffit d’égaliser les pressions exercées. Idéalement, la pression exercée sur l’interface mur-fenêtre (l’espace qui sépare le châssis de fenêtre de l’ouverture brute) et sur l’appui brut devrait être égale à la pression exercée sur la face extérieure du mur (pression induite par le vent). L’égalisation de ces pressions permet ainsi d’éliminer les forces motrices qui poussent l’eau à s’infiltrer dans la fenêtre, ainsi que toute pression qui pourrait empêcher le drainage de l’appui.

Section verticale d’un appui de fenêtre illustrant l’infiltration d’eau à la base de la fenêtre et son accumulation au niveau de l’appui de fenêtre

Figure 1 (a). Section verticale d’une fenêtre à brides illustrant l’infiltration
d’eau à la base de la fenêtre et son accumulation au niveau de l’appui de fenêtre;

Section verticale d’un appui de fenêtre illustrant le drainage de l’eau au niveau de l’appui

Figure 1 (b). L’eau accumulée au niveau de l’appui doit être drainée.

L’égalisation des pressions exige la prise en compte des détails d’étanchéité à l’air à l’intérieur et à l’extérieur de l’interface mur-fenêtre :

  1. Étanchéité à l’air de la fenêtre : une fenêtre mal isolée permettra non seulement à l’air et à l’eau de s’infiltrer, mais influera également sur les gains ou les déperditions de chaleur.
  2. Fuites d’air derrière la bride : les fuites d’air qui pourraient se produire derrière la bride résulteraient d’un mauvais scellement de cette bride avec le mur (qu’elle soit scellée par un solin-membrane autocollant ou par un matériau d’étanchéité appliqué sur sa face intérieure). Une bride bien isolée peut empêcher les infiltrations d’eau dès son installation – si le joint d’étanchéité ou la fenêtre ne présentent aucune imperfection – mais elle peut également induire, en cas de défaillance, une importante différence de pression entre l’extérieur et l’ouverture brute qui sera incapable de gérer efficacement les infiltrations d’eau.
  3. Continuité du pare-air intérieur : le scellement du châssis de fenêtre au pare-air doit être continu sur tout le pourtour intérieur de la fenêtre. Un pare-air discontinu pourrait permettre à la pression exercée sur l’ouverture brute d’égaler la pression exercée sur l’air intérieur, induire une plus grande différence de pression de part et d’autre de la bride et accroître le risque d’infiltration d’eau le long de ce joint d’étanchéité.

Recherches de CNRC Construction sur les détails d’installation des fenêtres

Comme nous l’avons indiqué dans la Solution constructive no 76 – Détails des appuis de fenêtre en vue d’un drainage efficace de l’eau, CNRC Construction a mené plusieurs études sur la capacité des détails d’interfaces mur-fenêtre à gérer l’eau de pluie. Les évaluations de la solidité des fenêtres résidentielles effectuées dans le cadre de ces études tenaient notamment compte des fuites potentielles des fenêtres, des défaillances potentielles des produits pour joints au niveau de l’interface murfenêtre et des déperditions d’étanchéité à l’air des assemblages. Les essais en laboratoire réalisés sur les détails d’interface mur-fenêtre portaient sur des fenêtres à brides en vinyle et incluaient plusieurs configurations d’installation. Plus de 25 différents assemblages mur-fenêtre furent ainsi soumis à des essais d’étanchéité à l’eau sous d’importantes surcharges de pluie battante reproduisant des précipitations importantes, d’une durée de cinq, dix ou trente minutes et susceptibles de se produire tous les 10 à 30 ans.

Étanchéité à l’air et à l’eau des fenêtres

L’étanchéité à l’air et l’étanchéité à l’eau des fenêtres sont toutes deux classées conformément aux procédures établies par la norme CSA A440. Les classes A1 (matériaux perméables à l’air) à A3 (matériaux imperméables à l’air) sont données sur la base des résultats des essais normalisés de fuites d’air.

Les classes d’étanchéité à l’eau obtenues à partir des essais normalisés d’étanchéité à l’eau se rapportent à la pression à laquelle l’entrée d’eau est uniquement observée; elles s’échelonnent entre B1 et B7.

En fonction de ces classes, les fenêtres devraient être choisies selon les pressions moyennes du vent et de la pluie battante observées géographiquement et les exigences locales du code du bâtiment.

Détails d’installation susceptibles de gérer les infiltrations d’eau de pluie

Sur la base des résultats des essais en laboratoire et des infiltrations d’eau de pluie observées sur le pourtour des fenêtres testées, il serait possible d’atténuer les effets d’une fenêtre défectueuse ou mal installée en respectant les recommandations suivantes.

Comme il a été démontré, lorsqu’un mastic d’étanchéité est appliqué sur la face intérieure de la bride de fenêtre (figure 2 a), la pression exercée sur l’assemblage peut baisser de manière significative de part et d’autre du joint d’étanchéité (plan d’étanchéité à l’air). Les imperfections de ce joint, qu’elles procèdent d’une mauvaise installation ou de son vieillissement, peuvent laisser l’eau entrer (bardage non représenté). L’éloignement du plan d’étanchéité à l’air des surfaces potentiellement mouillables (figure 2 b) permet de réduire la différence de pression de part et d’autre de la bride et le risque de voir l’eau s’y infiltrer par sa face intérieure ou par les imperfections du châssis. Cet éloignement peut être réalisé par l’installation d’un boudin de mousse et d’une mousse de polyuréthane pulvérisée (ou tout autre matériau d’étanchéité approuvé) entre le châssis et l’ouverture brute de la fenêtre.

Outre le déplacement du plan d’étanchéité à l’air sur l’intérieur de l’appui de fenêtre, il est important de prévoir un espace derrière les fenêtres à brides au niveau de l’appui, afin de favoriser l’égalisation des pressions exercées sur la cavité de l’appui et l’extérieur (figure 3a). Cet espace permet également à l’eau infiltrée dans l’appui de s’écouler facilement, vu qu’il n’existe plus de pression suffisante pour contrecarrer son exfiltration de l’appui. L’espace qui sépare la partie inférieure de la bride de l’appui peut être créé à l’aide de clous à tête. Comme le montre la figure 3 (b), le déplacement du plan d’étanchéité à l’air vers l’intérieur de la fenêtre et la création d’un espace derrière la partie inférieure de la bride permet à l’eau qui s’infiltre derrière la bride de s’évacuer vers la base de la fenêtre et de s’exfiltrer de l’assemblage par l’appui. Les études soulignent également l’importance de la continuité du pare-air intérieur dans la réduction de la force d’entraînement qui permet à l’eau de pluie de s’infiltrer. Ce pare-air continu peut être facilement créé à l’aide d’un produit pour joints et d’un boudin de mousse (ou d’une mousse de polyuréthane pulvérisée). Si la continuité du pare-air est assurée par un ruban d’étanchéité, il conviendra de prendre des précautions supplémentaires pour garantir l’étanchéité de l’installation.

Détail d’un montant de fenêtre montrant l'utilisation du matériau d'étanchéité placé à l’arrière de la bride et sur le pourtour du cadre

Figure 2 (a). Détail d’un montant de fenêtre montrant : que le matériau d’étanchéité placé à l’arrière de la bride déplace le plan d’étanchéité à l’air vers l’extérieur du mur, où l’eau pourra s’exfiltrer par les petites imperfections;

Figure 2 (b). Détail d’un montant de fenêtre montrant : que le déplacement du plan d’étanchéité à l’air vers l’intérieur réduit la force d’entraînement qui permet à l’eau de s’infiltrer au niveau de la bride.

The research also highlights the importance of a continuous interior air barrier in reducing the driving force for water entry. A continuous air barrier can be readily achieved with a jointing product and backer rod or SPF. If tape is used to ensure continuity, extra care must be taken to ensure a good seal.

Section de fenêtre au niveau de l'appui  montrant le drainage de l’eau par l'espace au niveau de la bride

Figure 3. Détails d’un appui de fenêtre montrant l’espace laissé à l’arrière de la bride et le plan d’étanchéité à l’air situé derrière l’appui. L’espace entre la bride et le joint d’étanchéité permet à l’eau qui entre derrière la bride de s’infiltrer jusqu’à la base de la fenêtre et de s’exfiltrer de l’assemblage par l’appui.

Conséquences

Si nous avons montré que l’installation d’une nouvelle fenêtre fonctionnelle bien scellée derrière sa bride pouvait, dans un premier temps, empêcher l’eau de pluie de s’infiltrer, nous avons également démontré que cette installation ne suffisait pas à réduire les infiltrations d’eau accidentelles par les imperfections qui risquaient de se développer dans le temps. Les détails d’installation des fenêtres doivent tenir compte des vices de fabrication ou des défauts qui pourraient, avec l’âge, altérer le bon fonctionnement de leur châssis ou de leur joint d’étanchéité.

L’éloignement du plan d’étanchéité à l’air de la bride vers l’intérieur se traduira par une installation plus robuste et une meilleure gestion des infiltrations d’eau durant toute la durée de vie de la fenêtre. Combinés à d’autres éléments importants de l’interface mur-fenêtre, comme un appui de fenêtre en pente, un barrage arrière, un solin-membrane qui enveloppe les montants et la membrane de revêtement au niveau de l’appui et un isolant qui puisse protéger la face intérieure de l’appui sans obstruer son drainage, les détails d’installation des fenêtre décrits dans la présente Solution constructive sont capables de gérer les pires précipitations qui pourraient s’abattre sur l’Amérique du Nord.

Résumé

Ce numéro présente les détails d’installation de fenêtres susceptibles de garantir le drainage efficace des infiltrations d’eau de pluie accidentelles dans l’interface mur-fenêtre. Les règles de l’art prescrites ici sont basées sur les résultats des essais d’étanchéité effectués par CNRC Construction sur différents types de fenêtres. Il précise également l’emplacement approprié du premier plan d’étanchéité à l’air et souligne l’importance du positionnement du joint d’étanchéité à l’intérieur de l’assemblage de la fenêtre. Les détails d’installation de fenêtres qui proposent une voie de drainage adéquate, comme décrits ici, sont capables de gérer les pires précipitations qui pourraient s’abattre sur l’Amérique du Nord.

Partenaires du projet

  • Société canadienne d’hypothèques et de logement
  • DuPont Weatherization Systems
  • Building Diagnostic Technology Inc.
  • Travaux publics et Services gouvernementaux Canada

Références bibliographiques

Personne-ressource

Solutions constructives : une collection d’articles techniques renfermant de l’information pratique issue de récents travaux de recherche en construction

Construction CNRC
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Michael Lacasse, Ph.D.
Agent de recherche supérieur, CNRC Construction
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