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Conception des bâtiments de haute performance et le rôle du pare-air

Designing high performance buildings and

the role of the airbarrier

Professor John Straube, P.Eng. Mahnaz Nikbakht, Dipl.-Ing.

Guide technique DELTA®-VENT SA

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Presentation Outline

• Overview of the building enclosure

• The perfect wall

• Rain penetration control (windows)

• Air control

• Thermal control

• Details/Examples

Context

• Performance expectations rising – Faster design and construction – All weather construction – Always price pressure

• Much more complexity – Many different assemblies – Many different layers – Many different materials

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Contexte

• Attentes élevées de performance – Conception et construction plus rapide – Construction à tout climat – Moins cher

• Plus de complexité – Beaucoup de différents assemblages – Beaucoup de différentes couches – Beaucoup de matériaux différents

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Trends

• Higher insulation levels – over R-20/RSI3.5

• Higher air tightness levels – Testing commercial buildings

• NBCC 9.36- Effective R-values – Account for thermal bridging

• Wood-frame 4-6 storey, residential 7

Tendances

• Niveaux plus élevés d'isolation – > R-20/RSI3.5

• Niveaux plus élevés d'étanchéité à l’air – Tests de bâtiments commerciaux

• NBCC 9.36- Valeur R effective – Compte tenu les ponts thermiques

• Multi-résidence de 4-6 étages en ossature de bois

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The world is complex enough Choose to make it simpler

Le monde est assez complexe Rendons le plus simple

The “Perfect Wall”

• Finish of whatever – May need to be ventilated

• Control continuity is the key – #1-Water:

Drainage gap + drainage plane

– Air: Air barrier – Heat: Insulation – Vapor: vapor barrier

The “Perfect Wall”

• N’importe quel parement – Possiblement nécessaire de ventiler

• Continuité est clé! – #1 L’eau:

Espace de drainage + plan de drainage

– Air: Pare-air – Thermique: Isolation – Vapeur: Pare-vapeur

Rain Control • Rain shedding • Drainage • Must integrate with

flashing, drainholes • Overlap everything • No holes

Contrôle d’eau pluviale

• Pare-pluie • Drainage • Doit incorporer les

solins et les chantepleures

• chevauché • Aucun trou

Air Control • Continuous Air Barrier

– Continuous – Stiff – Strong – Durable – Air Impermeable

• Only very small holes tolerable

Contrôle d’air • Pare-air

– Continu – Raide ? – Résistant – Durable – Étanche à l’air

• Seulement des très petits trous sont tolérables

Heat Control • Continuous Thermal Barrier

– Even R10 is good

• Accept small penetrations if no comfort or durability issues

• Windows are a major concern – Heat loss/gain – Solar gain

Contrôle thermique • Isolation continue

– Même R10 est bon

• Accepter des petites pénétrations si aucun problème de confort ou durabilité

• Les fenêtres un soucis majeur – Perte/gain de chaleur – Gain de chaleur solaire

Institutional Perfect Wall

• CMU or conc backup

Mur parfait institutionnel

• Bloc de béton ou béton

Building Science 2008

Asphalt Drainage Plane Air Barrier Rockwool Insulation Stainless steel ties

Enclosures No. 21 /

Commercial: Steel studs

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Must use more expensive rigid board insulation

Commercial: studs en acier

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Besoin d’utiliser l’isolant en panneaux rigide plus cher

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Insulation in stud cavity

• Need vapor permeable air-water membrane

• Wood studs usually have cavity insulation

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• Higher R-values • Can use lower cost fiber insulation • Reduces wall thickness

Isolant dans la cavité

• Besoin d’une membrane étanche à l’air et l’eau, perméable à la vapeur

• Structure en bois typiquement isolé dans la cavité

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• Valeurs R supérieures • Peut utiliser isolant en fibre

minéral moins cher • Épaisseur du mur réduite

• Envelope renovation?

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•

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Challenges to Simplicity

• Rain leaks • Thermal “leaks” (= thermal bridges) • Air leaks

• Leaks occur at joints, penetrations, windows,

balconies, cladding attachments, etc.

• Specifying material performance is only the start… designers must provide system

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Challenge à la simplicité • Fuites d’eau • Fuites thermique (ponts thermiques) • Fuites d’air

• Fuites se trouvent typiquement aux transistions,

joints, pénétrations, fenêtres, balcons, attaches de revêtement etc.

• Définir la performance du matériau est seulement le début…. Les concepteurs doivent fournir un système

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Building Science 2008 Enclosures No. 31 /

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• Details demand the same approach as the enclosure.

• Scaled drawings required at

- change in plane - change in material - change in trade

• Détails exigent la même approche que l’enveloppe.

• Les détails précis sont nécessaire ►

- changement en direction - changement en matériau - changement en corps de

métier

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Planning

Air Control

• Many materials are air impermeable – Gypsum, steel, concrete, plastic, wood, etc.

• BUT… how to ensure continuity

• Details, penetrations, windows, pipes

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Contrôle de l’air

• Beaucoup de matériaux sont étanche à l’air – Plâtre, acier, béton, plastique, bois, etc.

• MAIS… comment s’assurer de la continuité??

• Détails, pénétrations, fenêtres, tuyaux

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Exterior Air Barriers

• Many more penetrations and details with interior air barrier approach

• Exterior is preferred today

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<john@buildingsciencelabs.com> <john@buildingsciencelabs.com>

Étanchéité à l’air à l’extérieure

• Le pare-air à l’intérieur (typiquement pare-vapeur au même temps) plus complexe du au nombre élevé des pénétrations et détails

• Le pare-air à l’extérieure est préférable

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Permeable Air Barriers

• Air and water control membranes must be vapor permeable if outside significant insulation

• Most wood-frame walls with have cavity insulation!

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Pare-air perméable à la vapeur

• Les membranes de contrôle de l’air et de l’eau doivent être perméable à la vapeur si à l’extérieure de la majorité de l’isolant

• La plus part des structures en bois avec l’isolant à l’intérieure!!

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•

41 From: Straube, J.F. High-Performance Enclosures, Building Science Press 2012.

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Fully-adhered Membranes

• Performance in field is not the same as steady state testing

• Holes in membrane are less of a problem

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Membranes auto-adhésives

• Performance in field is not the same as steady state testing

• Trous dans la membranes moins grave

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Thermal control

• NBCC 9.36 is coming ... will require true R-value

• Steel studs and floor slabs are thermal bridges

Contrôle thermique

• NBCC 9.36 devient la réalité ... Bientôt la valeur R effective exigé

• Studs en aciers et les dalles de béton sont les ponts thermiques

Thermal Control

• Good insulation …. Ruined by bad design • Eg R-20 SPF with Z-girts = R-8

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Contrôle thermique

• Un bon isolant … ruiné par mauvaise conception • Ex: R-20 SPF avez Z-girts = R-8

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Insulation and Thermal Bridges No. 49/65

Thermal Resistance • Transparent Glazing (R3 to R4) • Aluminum Frames (R1) • Balconies (R1) • Spandrels (R5)

We must get over our addiction to glass! Low R-value High Solar Gain

Insulation and Thermal Bridges No. 50/65

Contrôle thermique • Vitrage transparent (R3 to R4) • Cadres en aluminium (R1) • Balcons (R1) • Spandrels (R5)

Il faut vaincre la dépendance aux murs rideaux! Valeur R basse Gain en chaleur solaire

www.BuildingScience.com

Chicago: Award-winning Aqua Tower

Thermal Bridging

• Wood studs are very different than steel studs!

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Window Installation

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• Drained opening • Mechanical air seal • Aligned thermal

Sub-sill flashing / Solin membrané

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Sloped alternate

Back-dam preferred

Interior Angle – back dam & Air seal seal

Air-Vapor & Water Control

Building Science Windows and Curtainwalls No. 5780

Window

Air-Vapor & Water Control

Air & Water Control Vapor Permeable!

Sill / Appui fenêtre

58 • Expanding foam air seal

Jamb / Montant fenêtre

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Over to Mahnaz

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Pénétration tuyaux

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Window head / Haut du fenêtre

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Window head / haut du fenêtre

•

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Conclusions • The world is changing

– More demands on building performance • One must have an enclosure system

– Water – Air – Thermal – Vapor

• Joints penetrations = details! and details • Solutions are not simple, but can be simplified using

a complete system

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Conclusions

• The world is changing – More demands on building performance

• There are new materials that are becoming available that have rather interesting properties, like SA VP materials, FLASHINGS etc, systems and accessories

• Try to figure out which systems are appropriate for your projects!

• We need to update them

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