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Hygrothermie

Condensation surfacique et dispositions constructives

🏗️ Application chantier : L'air intérieur d'un logement contient toujours de la vapeur d'eau, produite par la respiration, la cuisine ou les douches. Dès que cette vapeur touche une surface assez froide — une fenêtre, un angle de mur mal isolé — elle se condense. En génie climatique, prévoir ce phénomène n'est pas un détail : c'est ce qui évite les moisissures et la dégradation des parois.

L'air humide se comporte comme une éponge dont la capacité à retenir la vapeur d'eau dépend de sa température : plus l'air est chaud, plus il peut contenir de vapeur avant saturation.

Quand cet air rencontre une surface plus froide, sa capacité locale à retenir la vapeur chute. Si la surface est assez froide, l'air à son contact devient saturé : c'est la condensation. Le rôle du technicien FED est d'anticiper ce risque dès la conception de l'enveloppe et des équipements.

📖 Vocabulaire clé

Humidité relative HR : Rapport entre la pression de vapeur d'eau réellement présente dans l'air

p_v

et la pression de vapeur saturante

p_{sat}

à cette température :

HR = p_v / p_{sat}(\theta)

. Exprimée en %.

Pression de vapeur saturante $p_{sat}(\theta)$ : Pression maximale de vapeur d'eau que l'air peut contenir à une température

\theta

donnée, avant saturation. Elle augmente fortement avec la température : environ

1\,228

Pa à

10\,°C

1\,705

Pa à

15\,°C

2\,339

Pa à

20\,°C

3\,169

Pa à

25\,°C

Point de rosée $\theta_r$ : Température à laquelle l'air, en refroidissant à pression de vapeur

p_v

constante, atteint la saturation (

HR = 100\%

). En dessous de cette température, la vapeur excédentaire condense.

Condensation surfacique : Se produit quand la température de surface intérieure d'une paroi

\theta_{si}

descend en dessous du point de rosée

\theta_r

de l'air ambiant.

Pont thermique : Zone d'une paroi où la résistance thermique est localement plus faible (jonction plancher/mur, tableau de fenêtre, linteau) : la surface y est plus froide, donc le risque de condensation y est accru — même quand le reste du mur est correctement isolé.

Dispositions constructives : Rupture de pont thermique, isolation continue, pare-vapeur côté chaud de la paroi (pour limiter la migration de vapeur vers les zones froides), ventilation suffisante des pièces humides.

📋 Déterminer si une paroi présente un risque de condensation surfacique

1 Température de surface intérieure : à partir de la résistance thermique superficielle intérieure $R_{si}$ (normalisée à $0{,}13$ m²·K/W pour une paroi verticale) et de la résistance totale $R_{\text{total}}$ de la paroi, la chute de température est proportionnelle aux résistances : $\theta_{si} = \theta_i - \dfrac{R_{si}}{R_{\text{total}}}(\theta_i - \theta_e)$ .
2 Pression de vapeur intérieure : $p_v = HR \times p_{sat}(\theta_i)$ , avec $HR$ l'humidité relative de l'air intérieur.
3 Point de rosée : on cherche la température $\theta_r$ telle que $p_{sat}(\theta_r) = p_v$ . En pratique, on utilise une table (ou un abaque) de $p_{sat}$ , ou l'approximation usuelle de Magnus : $\theta_r = \dfrac{237{,}3 \times \ln(p_v/611)}{17{,}27 - \ln(p_v/611)}$ (avec $p_v$ en Pa, $\theta_r$ en °C).
4 Conclusion : si $\theta_{si} < \theta_r$ , il y a un risque de condensation surfacique ; sinon, la paroi est saine dans ces conditions.

✅ Exemple résolu

Énoncé : Un séjour est chauffé à

\theta_i = 20\,°C

avec une humidité relative

HR = 60\%

, tandis que l'extérieur est à

\theta_e = 0\,°C

. Le mur a une résistance thermique totale

R_{\text{total}} = 2{,}5

m²·K/W. Y a-t-il un risque de condensation surfacique ?

Démarche :

$\theta_{si} = 20 - \dfrac{0{,}13}{2{,}5}(20 - 0) = 20 - 0{,}052 \times 20 \approx 19{,}0\,°C$ .
$p_v = 0{,}60 \times p_{sat}(20\,°C) = 0{,}60 \times 2\,339 \approx 1\,403$ Pa.
Avec la formule de Magnus : $\theta_r = \dfrac{237{,}3 \times \ln(1403/611)}{17{,}27 - \ln(1403/611)} \approx \dfrac{237{,}3 \times 0{,}832}{17{,}27 - 0{,}832} \approx 12{,}0\,°C$ .

Réponse :

\theta_{si} \approx 19{,}0\,°C

est bien supérieure à

\theta_r \approx 12{,}0\,°C

: aucun risque de condensation surfacique dans ces conditions. Mais au droit d'un pont thermique (où

\theta_{si}

serait plus basse), la conclusion pourrait s'inverser.

🌡️ Relations clés

HR = p_v / p_{sat}(\theta)

(humidité relative)

\theta_{si} = \theta_i - \dfrac{R_{si}}{R_{\text{total}}}(\theta_i - \theta_e)

(température de surface intérieure)

p_{sat}(\theta) \approx 611 \times e^{\frac{17{,}27\,\theta}{\theta + 237{,}3}}

(formule de Magnus,

\theta

en °C,

p_{sat}

en Pa)

Condensation surfacique si

\theta_{si} < \theta_r

🎨 Illustration

Profil de température à travers une paroi

θᵢ = 20 °C, θₑ = 0 °C, R_total = 2,5 m²·K/W

Le profil de température chute peu au passage des films d'air superficiels (Rsi, Rse), puis fortement à travers l'épaisseur du mur. Le point clé est θsi, comparé à la ligne pointillée du point de rosée θr.

1 La chute de température est faible au niveau des films d'air superficiels (entre θi et θsi, puis entre θse et θe) : la vraie résistance thermique se trouve dans l'épaisseur du mur.
2 Le point θsi (mis en évidence) est le seul à comparer directement au point de rosée θr : c'est lui qui détermine s'il y a condensation surfacique ou non.
3 Sur ce cas, θsi ≈ 19,0 °C reste largement au-dessus de θr ≈ 12,0 °C : le point est situé au-dessus de la ligne pointillée, donc hors risque.

Ce qu'il faut lire : Compare la hauteur du point θsi à la ligne pointillée du point de rosée : au-dessus, pas de condensation ; en dessous (par exemple au droit d'un pont thermique, où θsi chuterait), risque de condensation.

Profil de température à travers une paroi verticale, avec comparaison de la température de surface intérieure θsi au point de rosée θr.

❌ Une erreur, une suggestion

❌ L'erreur fréquente

Beaucoup d'étudiants comparent la température ambiante intérieure $\theta_i$ au point de rosée, au lieu de la température de surface $\theta_{si}$ .

✅ La suggestion

Attention : c'est toujours la température de la paroi elle-même qu'il faut comparer au point de rosée, jamais la température de l'air de la pièce — sinon on conclut à tort qu'il n'y a jamais de risque.

💡 À retenir

L'humidité relative compare la vapeur réellement présente à la vapeur maximale que l'air peut contenir à cette température.
La température de surface intérieure $\theta_{si}$ dépend du rapport $R_{si}/R_{\text{total}}$ : plus la paroi est mal isolée, plus $\theta_{si}$ se rapproche de $\theta_e$ .
Condensation surfacique dès que $\theta_{si}$ passe sous le point de rosée $\theta_r$ de l'air ambiant.
Les ponts thermiques sont les points faibles : leur $\theta_{si}$ locale est plus basse que celle du mur courant.
Dispositions constructives : rupture de pont thermique, isolation continue, pare-vapeur côté chaud, ventilation des pièces humides.

🏗️ Application chantier

Où retrouve-t-on ce principe sur une installation réelle ?
L'air intérieur d'un logement contient toujours de la vapeur d'eau, produite par la respiration, la cuisine ou les douches. Dès que cette vapeur touche une surface assez froide — une fenêtre, un angle de mur mal isolé — elle se condense. En génie climatique, prévoir ce phénomène n'est pas un détail : c'est ce qui évite les moisissures et la dégradation des parois.

Mots-clés associés : Point de roséeHumidité relativeCondensationPression de vapeur saturantePont thermique

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