Co-presentation Dr. John Straube and Mahnaz Nikbakht at QBEC/CEBQ March 2015

1. www.buildingscienceconsultinglabs.com
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.

2. Guide technique
DELTA®-VENT SA
2

3. 3

4. Presentation Outline
• Overview of the building enclosure
• The perfect wall
• Rain penetration control (windows)
• Air control
• Thermal control
• Details/Examples

5. 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
5

6. 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
6

7. 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

8. 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 8

9. The world is complex enough
Choose to make it simpler

10. Le monde est assez complexe
Rendons le plus simple

11. 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

12. 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

13. Rain Control
• Rain shedding
• Drainage
• Must integrate with
flashing, drainholes
• Overlap everything
• No holes

14. Contrôle d’eau pluviale
• Pare-pluie
• Drainage
• Doit incorporer les
solins et les
chantepleures
• chevauché
• Aucun trou

15. Air Control
• Continuous Air Barrier
– Continuous
– Stiff
– Strong
– Durable
– Air Impermeable
• Only very small holes
tolerable

16. Contrôle d’air
• Pare-air
– Continu
– Raide ?
– Résistant
– Durable
– Étanche à l’air
• Seulement des très
petits trous sont tolérables

17. 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

18. 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

19. Institutional Perfect Wall
• CMU or conc backup

20. Mur parfait institutionnel
• Bloc de béton ou béton

21. Building Science
Asphalt Drainage Plane Air Barrier
Rockwool Insulation
Stainless steel ties
Enclosures No. 21 /

22. Commercial: Steel studs
22
Must use more expensive
rigid board insulation

23. Commercial: studs en acier
23
Besoin d’utiliser l’isolant en
panneaux rigide plus cher

24. 24

25. Insulation in stud cavity
• Need vapor permeable
air-water membrane
• Wood studs
usually have
cavity insulation
25
• Higher R-values
• Can use lower cost fiber insulation
• Reduces wall thickness

26. 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
26
• Valeurs R supérieures
• Peut utiliser isolant en fibre
minéral moins cher
• Épaisseur du mur réduite

27. • Envelope renovation?
27

28. •
28

29. 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
29

30. 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
30

31. Building Science 2008
Enclosures No. 31 /

32. 32/175
• Details demand the same
approach as the enclosure.
• Scaled drawings required
at
- change in plane
- change in material
- change in trade

33. • Détails exigent la même ap
proche que l’enveloppe.
• Les détails précis sont
nécessaire ►
- changement en direction
- changement en matériau
- changement en corps de
métier
33/175

34. Planning

35. Air Control
• Many materials are air impermeable
– Gypsum, steel, concrete, plastic, wood, etc.
• BUT… how to ensure continuity
• Details, penetrations, windows, pipes
35

36. 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
36

37. Exterior Air Barriers
• Many more penetrations and details with interior
air barrier approach
• Exterior is preferred today
37
<john@buildingsciencelabs.com><john@buildingsciencelabs.com>

38. 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
38

39. Permeable Air Barriers
• Air and water control membranes must be vapor
permeable if outside significant insulation
• Most wood-frame walls with have cavity
insulation!
39

40. 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!!
40

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

42. 42

43. Fully-adhered Membranes
• Performance in field is not the same as steady
state testing
• Holes in membrane are less of a problem
43

44. Membranes auto-adhésives
• Performance in field is not the same as steady
state testing
• Trous dans la membranes moins grave
44

45. Thermal control
• NBCC 9.36 is coming ... will
require true R-value
• Steel studs and floor slabs are
thermal bridges

46. 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

47. Thermal Control
• Good insulation …. Ruined by bad design
• Eg R-20 SPF with Z-girts = R-8
47

48. Contrôle thermique
• Un bon isolant … ruiné par mauvaise conception
• Ex: R-20 SPF avez Z-girts = R-8
48

49. 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

50. 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

51. www.BuildingScience.com
Chicago: Award-winning Aqua Tower

52. Thermal Bridging
• Wood studs are very different than steel studs!
52

53. Window Installation
53
• Drained opening
• Mechanical air seal
• Aligned thermal

54. Sub-sill flashing / Solin membrané

55. 55
Sloped
alternate
Back-dam
preferred

56. Interior Angle – back dam & Air seal seal
Air-Vapor & Water Control

57. Building Science Windows and Curtainwalls No. 5780
Window
Air-Vapor & Water Control
Air & Water Control
Vapor Permeable!

58. Sill / Appui fenêtre
58• Expanding foam air seal

59. Jamb / Montant fenêtre
59

60. Over to Mahnaz
61

61. Pénétration tuyaux
62

62. Window head / Haut du fenêtre
63

63. Window head / haut du fenêtre
•
64

64. 65

65. 66

66. 67

67. 68

68. 69

69. 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
70

70. 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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