Comprendre le Diagramme de Glaser
La méthode de Glaser est un outil standardisé (norme EN ISO 13788) pour évaluer le risque de condensation interstitielle - c'est-à-dire l'accumulation d'eau liquide à l'intérieur même d'une paroi multicouche. Ce phénomène, invisible depuis la surface, peut provoquer des dégâts considérables : développement de moisissures, pourrissement des ossatures bois, perte d'efficacité de l'isolant, corrosion des éléments métalliques.
Le principe repose sur la comparaison de deux grandeurs physiques en chaque point de la paroi : la pression de vapeur d'eau réellement présente (Pv), et la pression de vapeur saturante (Ps), c'est-à-dire la quantité maximale de vapeur que l'air peut contenir à cette température. Lorsque Pv atteint ou dépasse Ps, la vapeur d'eau se condense en eau liquide.
Les deux courbes du diagramme
- Pression de Saturation - Ps (courbe rouge, pointillés) : cette courbe représente la quantité maximale de vapeur d'eau que l'air peut contenir à une température donnée. Elle est entièrement déterminée par le profil de température à travers la paroi. Plus la température est élevée, plus l'air peut contenir de vapeur. La chute de température entre le côté chaud (intérieur) et le côté froid (extérieur) fait donc chuter la capacité de l'air à retenir sa vapeur. La pression de saturation est calculée à l'aide de la formule de Sonntag (au-dessus de 0 °C) et de Hyland-Wexler (en dessous de 0 °C).
- Pression de Vapeur - Pv (courbe bleue, continue) : cette courbe représente la pression partielle de vapeur d'eau réellement présente à chaque interface entre les couches. En hiver, l'air intérieur est plus humide (en valeur absolue) que l'air extérieur : la vapeur migre donc naturellement de l'intérieur vers l'extérieur par diffusion. La vitesse à laquelle la vapeur traverse chaque couche dépend de la résistance à la diffusion de vapeur de cette couche, caractérisée par son épaisseur d'air équivalente Sd.
⚠️ Le critère de condensation
Si la courbe bleue (Pv) touche ou dépasse la courbe rouge (Ps), de la condensation se forme à cette interface. C'est le point de rosée local : la vapeur d'eau en excès se transforme en eau liquide.
Condensation superficielle ou interstitielle : deux risques distincts
Une paroi peut condenser à deux endroits très différents, et les remèdes ne sont pas les mêmes. La condensation superficielle apparaît sur la face intérieure visible : elle se produit dès que la température de surface descend sous le point de rosée de l'air ambiant. C'est la buée sur un simple vitrage, les moisissures noires dans les angles, derrière un meuble contre un mur froid ou au droit d'un pont thermique. On la combat en isolant mieux (surface plus chaude) et en ventilant davantage (air moins humide). La condensation interstitielle, elle, se forme au cœur de la paroi, typiquement à l'interface entre l'isolant et un mur froid peu perméable. On la combat en organisant la migration de vapeur : freiner côté chaud, ouvrir côté froid.
L'outil ci-dessus vérifie les deux critères : il compare la température de surface intérieure au point de rosée de l'ambiance (risque superficiel) et trace le profil Pv/Ps à travers toutes les couches (risque interstitiel).
Les grandeurs physiques clés
- Lambda (λ) - Conductivité thermique (W/m.K) : capacité d'un matériau à conduire la chaleur. Plus λ est faible, plus le matériau est isolant. C'est cette grandeur qui détermine le profil de température à travers la paroi.
- Mu (μ) - Facteur de résistance à la diffusion de vapeur (sans unité) : indique combien de fois un matériau est plus résistant à la diffusion de vapeur que l'air immobile. Un μ de 1 signifie que le matériau laisse passer la vapeur comme l'air. Un pare-vapeur en polyéthylène a un μ de l'ordre de 100 000.
- Sd - Épaisseur d'air équivalente (m) : c'est le produit de l'épaisseur réelle par μ. Un Sd de 18 m signifie que la couche oppose autant de résistance à la diffusion de vapeur que 18 mètres d'air immobile. C'est cette grandeur qui détermine le profil de pression de vapeur.
- Rsi et Rse - Résistances superficielles (m².K/W) : résistances thermiques des couches d'air au contact des surfaces intérieure et extérieure de la paroi. Valeurs conventionnelles NF EN ISO 6946 pour une paroi verticale : Rsi = 0,13 et Rse = 0,04.
Valeurs μ indicatives des matériaux courants
Le facteur μ varie fortement d'une famille de matériaux à l'autre - c'est lui qui fait qu'une laine minérale laisse passer la vapeur quand un XPS la bloque. Ordres de grandeur utilisés dans le catalogue de l'outil (données fabricants, à confirmer sur la fiche technique du produit réel) :
| Matériau | μ (indicatif) | Comportement à la vapeur |
|---|---|---|
| Laine de verre, laine de roche | 1 | Très ouvert à la vapeur |
| Fibre de bois, ouate de cellulose, chanvre | 2 – 5 | Ouvert (perspirant) |
| Béton cellulaire | 8 | Ouvert |
| Brique creuse, plaque de plâtre, enduit plâtre | 10 | Moyennement ouvert |
| Parpaing béton, brique pleine | 15 | Moyennement résistant |
| Liège expansé, enduit ciment | 20 – 25 | Résistant |
| Polystyrène expansé (EPS) | 30 – 40 | Résistant |
| Polyuréthane (PUR/PIR), polystyrène extrudé (XPS) | 35 – 80 | Très résistant |
| Pare-vapeur polyéthylène | ≈ 100 000 | Quasi étanche à la vapeur |
Comment calculer un diagramme de Glaser étape par étape ?
La méthode se déroule en six étapes, toujours dans le même ordre : d'abord le profil de température (côté chaleur), puis le profil de pression de vapeur (côté humidité), et enfin la comparaison des deux. C'est exactement le calcul que l'outil exécute à chaque modification de la paroi.
Résistance thermique totale de la paroi
Avec e l'épaisseur de chaque couche (m), λ sa conductivité thermique (W/m.K), et les résistances superficielles conventionnelles Rsi = 0,13 et Rse = 0,04 m².K/W (paroi verticale, flux horizontal).
Flux thermique et profil de température
En régime permanent, le flux thermique est constant à travers toute la paroi :
La chute de température dans chaque couche est proportionnelle à sa résistance thermique :
Avec T_int et T_ext les températures intérieure et extérieure (°C) - par exemple 20 °C et 0 °C pour une vérification hivernale courante - et R_couche = e/λ la résistance de la couche (m².K/W). C'est pourquoi la température chute brutalement dans l'isolant (forte résistance thermique) et très peu dans le parpaing ou l'enduit (faible résistance). Cette chute brutale fait plonger la pression de saturation, et c'est précisément là que le risque de condensation est le plus élevé.
Pression de saturation à chaque interface
À chaque interface, la température obtenue à l'étape 2 donne la pression de vapeur saturante Ps (Pa) via les formules de Sonntag (T ≥ 0 °C) et Hyland-Wexler (T < 0 °C). Ordre de grandeur : Ps ≈ 2 340 Pa à 20 °C, et seulement ≈ 611 Pa à 0 °C - l'air froid porte quatre fois moins de vapeur.
Pressions de vapeur des ambiances
Avec HR l'humidité relative de l'ambiance (%) et Ps(T) la pression saturante à la température de l'ambiance (Pa). Exemple : à 20 °C / 60 % HR, Pv_int ≈ 0,60 × 2 340 ≈ 1 400 Pa ; à 0 °C / 80 % HR, Pv_ext ≈ 490 Pa. C'est cet écart de pression qui pousse la vapeur de l'intérieur vers l'extérieur en hiver.
Profil de pression de vapeur à travers la paroi
De façon analogue à la température, la pression de vapeur décroît linéairement dans chaque couche, proportionnellement à son Sd :
Avec Sd_couche = μ × e l'épaisseur d'air équivalente de la couche (m) et Sd_total la somme des Sd de toutes les couches (m). Un matériau à fort Sd (pare-vapeur, membrane) provoque une chute importante de Pv à son niveau, empêchant la vapeur de progresser vers les couches froides.
Comparaison Pv / Ps : le verdict
En chaque point de la paroi, on rapporte la vapeur réellement présente (Pv) au maximum que l'air peut porter à cette température (Ps). Sous 100 %, la vapeur reste gazeuse et traverse la paroi ; à 100 %, elle se dépose en eau liquide. L'outil affiche ce taux au point le plus défavorable : en dessous de 90 %, la composition est saine avec marge ; entre 90 et 100 %, la marge est faible ; à 100 % et au-delà, il y a condensation interstitielle.
Et le point de rosée ?
Pour le risque de condensation superficielle, on calcule le point de rosée Td de l'air intérieur avec la formule de Magnus :
Avec T la température de l'air (°C) et HR son humidité relative (%). Pour l'ambiance intérieure type 20 °C / 60 % HR, Td ≈ 12 °C : si la surface intérieure de la paroi est plus froide que 12 °C, elle condense. L'outil compare automatiquement la température de surface intérieure (T_int − Φ × Rsi) à ce point de rosée.
Comment éviter la condensation dans une paroi ?
La règle fondamentale est la règle des Sd croissants vers l'extérieur : les matériaux les plus étanches à la vapeur doivent se trouver côté chaud (intérieur), et les plus perméables côté froid (extérieur). Ainsi, la vapeur est freinée avant d'atteindre les zones froides où elle pourrait condenser.
- Côté chaud (intérieur) : Installer un pare-vapeur ou un frein-vapeur (Sd élevé) pour limiter la quantité de vapeur entrant dans la paroi. Un pare-vapeur classique (Sd ≥ 18 m) est adapté pour la plupart des configurations - c'est la valeur minimale exigée par le DTU 45.10 pour les combles isolés en laine minérale en climat de plaine, portée à Sd ≥ 57 m en climat très froid (altitude > 900 m). Un frein-vapeur hygrovariable (Sd variable de 0,5 à 25 m selon l'humidité) offre plus de souplesse en permettant un séchage estival vers l'intérieur.
- Côté froid (extérieur) : Utiliser des matériaux perspirants (Sd faible) pour permettre à l'humidité résiduelle de s'évacuer. Les enduits à la chaux, les panneaux de fibre de bois, les écrans de sous-toiture HPV (Haute Perméabilité à la Vapeur) remplissent ce rôle.
- Continuité avant tout : un pare-vapeur ne vaut que par ses raccords. Lés adhésivés entre eux, liaisons traitées en périphérie, aux menuiseries et aux traversées (gaines, spots) : une déchirure ou un raccord manquant crée un transfert de vapeur par convection localement bien plus important que la diffusion calculée par Glaser.
Ratio à retenir : en règle générale, le Sd côté intérieur doit être au moins 5 fois supérieur au Sd côté extérieur (règle du facteur 5, utilisée dans les DTU français). En climat de montagne ou très froid, un facteur 10 est préférable.
Cas typiques de condensation
- Isolation intérieure sans pare-vapeur : C'est le cas le plus fréquent de pathologie. L'isolant est perméable (laine de verre μ ≈ 1), le mur ancien est peu perméable (pierre, parpaing enduit). La vapeur traverse facilement l'isolant puis bute sur le mur froid : condensation à l'interface isolant/mur.
- Isolation extérieure avec bardage ventilé : Configuration naturellement favorable. Le mur reste chaud, la température ne chute que dans l'isolant côté extérieur, et la lame d'air ventilée évacue l'humidité. Le risque de condensation est très faible.
- Ossature bois : Configuration sensible car le bois est vulnérable à l'humidité. Le pare-vapeur côté intérieur est impératif. L'absence de pare-vapeur ou un mauvais raccord peut provoquer le pourrissement de l'ossature en quelques années.
Les limites de la méthode de Glaser
La méthode de Glaser telle que décrite par l'EN ISO 13788 est un calcul en régime permanent : on fige des conditions hivernales défavorables (par exemple 20 °C / 60 % à l'intérieur, 0 °C / 80 % à l'extérieur) et on regarde si la paroi condense dans cet état stationnaire. C'est volontairement conservateur et très efficace pour comparer des compositions ou dimensionner un pare-vapeur, mais plusieurs phénomènes réels sortent du modèle :
- Le stockage et la capillarité : les matériaux hygroscopiques (bois, terre cuite, enduits à la chaux) absorbent, stockent et redistribuent l'humidité par capillarité. Glaser ne modélise que la diffusion de vapeur : il ignore cette capacité tampon, ce qui le rend pessimiste pour les parois perspirantes… et aveugle aux remontées capillaires.
- La pluie battante et l'humidité initiale : l'eau liquide qui pénètre par la façade ou l'humidité de construction (chape fraîche, maçonnerie humide) ne sont pas prises en compte.
- La dynamique saisonnière : le calcul à conditions figées ne quantifie ni l'accumulation d'eau au fil de l'hiver, ni le séchage estival. La norme EN ISO 13788 propose pour cela un bilan mensuel condensation/évaporation sur l'année.
Pour les cas sensibles - isolation par l'intérieur d'un mur ancien capillaire, toiture-terrasse à ossature bois, locaux à forte hygrométrie (piscine, cuisine collective) -, la bonne pratique est de valider la composition par une simulation hygrothermique dynamique selon EN 15026 (logiciels type WUFI), qui intègre le comportement hygroscopique et capillaire des matériaux heure par heure sur plusieurs années. Le diagramme de Glaser reste l'étape de vérification rapide indispensable en amont.