VENTILATION ET CLIMATISATION
Install Magazine 972 – octobre 2020
Ventilation et température ambiante
Expériences et défis venus de Scandinavie
En Scandinavie, l’on possède déjà beaucoup d’expérience des problèmes de ventilation dans des maisons bien isolées.
Afin d’atteindre des températures suffisamment basses dans la chambre à coucher, il peut être nécessaire de débrancher cet espace du système de ventilation générale de l’habitation.
Systèmes couramment utilisés pour la récupération de l’humidité et de la chaleur
L’utilisation d’une membrane perméable à l’humidité permet de récupérer la chaleur et l’humidité de l’air extrait.
Si le problème de la ventilation dans les bâtiments bien isolés est encore relativement récent chez nous, la combinaison de maisons écoénergétiques et de ventilation mécanique est intégrée depuis longtemps en Scandinavie. Le climat joue également un rôle : en hiver, les habitants d’Europe du Nord passent plus de temps à l’intérieur, de sorte qu’une plus grande attention est accordée dans ces pays à une bonne qualité de l’air intérieur. Du fait des températures extérieures basses, on accorde aussi beaucoup d’importance à la récupération de chaleur. En raison de la transition énergétique, de plus en plus de pays sont confrontés à ces aspects. L’Air Infiltration and Ventilation Centre (AIVC), ou Centre d’infiltration et de ventilation d’air, le centre de connaissances traitant de la ventilation écoénergétique au sein de l’AIE, a dès lors consacré quelques webinaires à la ventilation domestique, avec une attention particulière pour la Scandinavie. Ces webinaires ont été organisés conjointement avec l’institut de recherche Sintef et l’université Oslomet. Nous citons ci-après quelques points de leurs conclusions.
Le réglage de température devient un défi
Un premier constat est que la température intérieure augmente à mesure que les bâtiments sont mieux isolés. Cela semble évident, mais quand on sait que des températures de 22 à 24°C ne sont plus rares dans les maisons scandinaves, il est clair qu’il existe un risque de surchauffe. La solution classique consiste à ouvrir les fenêtres, mais à mesure que l’environnement s’urbanise et que nous vivons de plus en plus près les uns des autres, c’est de moins en moins possible, en partie pour des raisons de sécurité et de nuisances sonores. De plus, l’effet rafraîchissant de la ventilation naturelle nocturne reste limité et la ventilation mécanique intensive ne peut offrir qu’une solution partielle. Il faut donc se demander dans quelle mesure le refroidissement actif deviendra inévitable.
Contrôle de l’humidité et fonctionnement à la demande
Dans les immeubles d’appartements, la salle de bain est le plus souvent implantée au milieu du bâtiment. Cela signifie qu’il n’est pas possible de la ventiler naturellement. La plupart du temps, ces locaux sont dès lors équipés d’un système de ventilation mécanique à la demande. Ce dernier est parfaitement à même d’évacuer l’air humide. L’inconvénient d’une telle approche est qu’elle entraîne des pics de consommation électrique. Si vous souhaitez évacuer l’humidité rapidement, il faut des débits élevés et donc aussi des puissances moteur importantes. Étant donné que les gestionnaires de réseaux électriques souhaitent éviter de telles pics de puissance, on peut se poser la question de savoir s’il ne vaut pas mieux passer à un régime de ventilation avec des débits plus faibles mais des durées de fonctionnement plus longues.
Zonage thermique du logement
Un autre défi est la création dans le logement de zones avec des températures différentes. Concrètement, cela concerne essentiellement les chambres, où l’on aimerait maintenir une température de confort plus basse que dans le séjour. Combiner cela à un système de ventilation double flux avec récupération de chaleur n’est pas toujours simple. Une configuration typique est d’extraire l’air des locaux humides et de le réinsuffler dans les espaces de vie, dont les chambres à coucher. Cependant, si l’on réalise une récupération de chaleur, cet air insufflé sera plus chaud que l’air extérieur, ce qui n’est pas toujours confortable, surtout dans les chambres.
Le confort peut être augmenté par une stratégie de réglage adaptée, mais l’effet reste limité. Une récupération moindre de la chaleur signifie inévitablement aussi des pertes de ventilation plus élevées. Une solution efficace consiste à débrancher la chambre du reste du système de ventilation et à l’équiper d’une unité de ventilation spécifique. On pense ici, par exemple, à un modèle de façade à aspiration et refoulement directs. Ceci peut être combiné avec une meilleure isolation des cloisons de séparation. Cette dernière est également bénéfique sur le plan acoustique. L’inconvénient est qu’alors l’installation est plus chère et plus compliquée.
Contrôle de l’humidité
Une autre préoccupation pour les systèmes de ventilation est le contrôle de l’humidité relative. Il existe un consensus général sur le fait qu’il est préférable de maintenir l’humidité relative entre 40 et 60%. C’est la zone optimale de confort thermique. Cela évite également les problèmes de condensation ou de moisissure, et d’éventuels effets négatifs sur les matériaux de construction, tels que la déformation d’éléments en bois et similaires.
Les remèdes aux problèmes d’humidité trop élevée sont bien connus : augmenter la température intérieure et/ou le taux de ventilation. Des mesures structurelles sont en outre possibles pour éviter les problèmes de condensation, telles que l’élimination des ponts thermiques. Dans les climats plus froids, cependant, se pose le problème d’une humidité trop basse en période hivernale. L’air extérieur contient alors peu d’humidité, notamment pendant les périodes de gel, et lorsqu’il se réchauffe à l’intérieur des bâtiments, l’humidité relative baisse encore plus. Ce dernier effet est renforcé par les méthodes de construction modernes : à mesure que les maisons sont mieux isolées, la température ambiante moyenne augmente, même sans chauffage actif. Ceci peut alors rendre le contrôle de l’hygrométrie plus difficile.
Les solutions possibles sont, dans ce cas, de faire entrer une humidité supplémentaire et/ou d’abaisser la température ambiante, ce qui garantirait automatiquement une humidité relative plus élevée. Cette dernière mesure entraîne à l’évidence des réductions de confort. Il n’est pas non plus toujours facile d’abaisser suffisamment la température dans des maisons bien isolées avec beaucoup d’apports de chaleur internes.
Récupération d’humidité
Du point de vue de la ventilation, il peut donc être intéressant non seulement de récupérer de la chaleur, mais aussi de l’humidité. Pour y arriver, il ne suffit pas d’un échangeur de chaleur à contre-courant standard. L’air entrant et sortant est séparé par des plaques qui sont généralement dans un matériau résistant à l’humidité, tel que du métal ou du plastique.
Une technique courante de récupération de chaleur et d’humidité est celle de la roue thermique. Dans une version standard, l’humidité de l’air intérieur se condense à mesure que cet air se refroidit. Si cette partie de la roue thermique se retrouve dans le flux d’air entrant, l’air neuf absorbera cette humidité. Cet effet peut être amélioré à l’aide d’un dispositif appelé roue enthalpique. Dans cette dernière, la surface des canaux d’air est pourvue d’une couche absorbante. L’échange d’humidité ne s’y fait donc pas par condensation et évaporation, mais par absorption et désorption.
Une alternative intéressante à la roue enthalpique est l’échangeur enthalpique. Ce dernier fonctionne selon le même principe que l’échangeur de chaleur à flux croisés ou à contre-courant que l’on rencontre dans une unité de ventilation double flux. Les flux d’air sont toutefois séparés ici par une membrane en matière synthétique perméable à l’humidité. De cette façon, il y a récupération de chaleur sensible et d’humidité entre l’air intérieur et l’air extérieur.
Un échangeur enthalpique présente un certain nombre d’avantages par rapport à une roue. Il n’y a, par exemple, pas de parties mobiles et donc pas d’usure mécanique. En outre, l’effet de la récupération d’humidité est plus important. Enfin, on évite aussi les fuites et le possible mélange des flux d’air, qui dans une roue thermique se produit toujours plus ou moins.
La récupération d’humidité peut ainsi contribuer à une qualité climatique intérieure agréable, surtout en période d’air extérieur sec. Pourtant, cette approche n’est pas entièrement sans réserve. Il y a tout d’abord l’hygiène : il faut veiller à ce qu’il ne se produise aucun développement microbien dans l’échangeur. En liaison avec ceci, i y a le problème des odeurs et des composés organiques volatils (ou COV), qui peuvent être renvoyés dans la maison avec l’humidité. Le système de ventilation manquerait ainsi l’un de ses objectifs.
Par Alex Baumans
Illustrations : AIVC
