Ventilation – dugauquierconseilenergie

La ventilation – généralité

Pourquoi ventiler ?

Pour vivre : oxygène
Pour mieux vivre : évacuer la vapeur d’eau et les polluants contenus dans l’air intérieur
Sensation de confort dépend de :
- personne (âge, poids, état de santé,…)
- activité (repos, en mouvement,…)
- température (de l’air, des parois)
- période de l’année
- air (T°, degré d’humidité, vitesse, degré de pollution)
- bruit

Un personne assise à un bureau produit 18 litres de CO₂ par heure. Une personne produit également 50 gr d’eau par heure et dans une maison les plantes ou la cuisine produisent 5 à 10 litres d’eau par jour.

Types de ventilation :

ventilation de base : elle va assurer la qualité de l’air pour les occupants d’un bâtiment :
- en remplaçant l’air vicié par de l’air frais
- en évacuant la vapeur d’eau
- en évacuant les odeurs
ventilation intensive, ponctuelle : évacuer de manière rapide l’air ambiant (travaux de peinture, utilisation de solvants,…)
refroidissement
chauffage

Il y a différents polluants dans l’air :

CO₂: respiration, combustion, respiration des plantes
CO : mauvaise combustion
Nox : combustion de combustibles fossiles
amiante et certaines fibres
composés organiques volatils : solvants, colles, peintures, mobiliers, produits de nettoyage,…
radon : uranium issu des roches. Le radon est un gaz radioactif naturel
acariens
plomb et métaux lourds : peintures, conduites d’eau,…
moisissures et spores : humidité, chaleur
poussières, désodorisants (diffuseurs de parfum), fumées de tabac,…

La ventilation va donc permettre d’évacuer les polluants émis par les bâtiments et les équipements (vynil, tapis, colles à tapis, peintures, détergents, panneaux de bois (formaldéhyde), imprimantes, voitures,…). La ventilation va permettre aussi d’éviter la condensation sur les vitrages, les moisissures et les odeurs persistantes.

Les sources de pollution :

les chaleurs parasites :
- dégagées par les occupants et leur occupations (un homme au repos = 100 à 120 watts)
- rayonnement solaire par les vitrages, les murs, les toitures
l’atmosphère poussiéreuse
la radioactivité – le radon
- gaz radioactif inodore, incolore, contenu dans les sols et les roches, ainsi que dans les matériaux de constructions
- provient de la désintégration de l’Uranium et du Radium contenue dans la croûte terrestre
- le radon passe à travers les fissures de la croûte terrestre
  - à l’air libre, vite dilué, pas de problème
  - dans des habitations (non ventilées) il peut s’accumuler
- le radon est caractérisé par sa concentration (Bq/m³)
- En Belgique, la valeur moyenne dans les habitations est de 53 Bq/m³ (Becquerels)
- La valeur critique pour laquelle il est conseillé d’agir est de 400 Bq/m³ (risque de mort)
- Plus la valeur est élevée, plus le risque est grand (en Belgique 7% des cancers du poumon)

l’humidité parasitaire
- quantité d’eau contenu dans l’air joue sur la notion de confort
- provient de l’homme
  - respiration + transpiration
  - sanitaire (cuisine, salle de bain, buanderie,…)
  - –> 10 litres/jour.personne
- provient de l’activité de l’homme (cuisson, se laver,…)
- provient de l’extérieur
- provient du bâtiment (nouveau bâtiment en dur, peut contenir jusqu’à 4000 litres d’eau : déconseillé d’utiliser VMC avec échangeur pour sécher le bâtiment).

–> 75% du renouvellement de l’air par une VMC servent à évacuer l’humidité.

Le diagramme de Mollier simplifié (ou diagramme de l’air humide) est un outil graphique qui permet de suivre l’évolution des propriétés d’un mélange d’air sec et de vapeur d’eau. Il met en relation la température (généralement sur l’axe vertical) et la teneur en humidité (quantité d’eau en grammes par kilo d’air sec, sur l’axe horizontal). À l’intérieur du graphique, des courbes de saturation indiquent le taux d’humidité relative : plus on monte en température, plus l’air peut “contenir” de vapeur d’eau avant de saturer. Ce diagramme est indispensable pour comprendre les phénomènes de condensation (rosée) ou pour calculer l’énergie nécessaire pour chauffer, refroidir ou déshumidifier une pièce.

Par exemple, avec le diagramme :

Si on est à 20°C à 60% d’humidité relative, la teneur en humidité dans l’air est de 9 g/kg.
Si la température de l’air chute à 15°C mais la teneur en humidité elle reste la même. L’humidité relative passe à 80°C.
Si la température de l’air chute à 10 °C, déjà à 12°C on atteint les 100% d’humidité relative on est au point de rosée. On va donc avoir De la condensation. Mais en continuant la courbe de 100% pour atteindre les 10°C, la teneur en humidité devient 7,5 g/kg.

Si un air extérieur à -5°C 90% HR est introduit dans un logement chauffé à 21°C, l’humidité relative de cet air extérieur chutera à 17%. C’est pour ça qu’en hiver certaines personnes ont des problèmes de sécheresse au niveau de la peau. La solution c’est une ventilation qui réhumidifie l’air.

Les objectifs de la ventilation sont donc :

1^ère action : éliminer (limiter) les sources de pollution
2^éme action : éliminer l’ai pollué
- dépend de la dimension du local
- dépend de l’activité dans le local
- dépend de l’humidité de la pièce
- dépend des chaleurs parasites
- dépend des sources de polluants
- permet de déterminer un taux de renouvellement de l’air

Donc la VMC va gérer la qualité de l’air dans nos habitations :

gérer la pollution extérieure (filtration de l’air)
gérer la pollution intérieure (renouvellement de l’air pour poussières, bactéries, odeurs)
gérer l’humidité dans les bâtiments (renouvellement de l’air)
gérer la température de l’air dans les habitations (récupération de chaleur, ventilation nocturne)
gérer la répartition et la vitesse de l’air dans les habitations (dimensionnement du réseau)
gérer le bruit

Cadre légal de la ventilation

Aujourd’hui la ventilation des habitations s’appuie sur la norme NBN D50 – 001. Cette norme est d’application depuis 1996 en région wallone (+ A.R.W du 17 avril 2008). Applicable partout en Belgique depuis la transposition de la PEB.

Pour le calcul de la ventilation :

Dans le résidentiel on va devoir ventiler avec un débit de 3,6 m³ d’air neuf par heure et par m²

Q_N = 3,6 m³/h.m² x surface int local

Pour le tertiaire on va devoir ventiler de 30 m³ d’air neuf par heure et par personne présente.

Concrètement, en rénovation on va distinguer :

local sec = pièce de vie (salon, salle à manger, bureau, chambre)
local humide = cuisine, salle de bain, toilettes,…

si rénovation local existant et remplacement de châssis :
- si local sec : obligation OAR/OAM (ouverture air régulée ou mécanique)
- si local humide : aucune obligation
si extension ou création nouveau local :
- si local sec : obligation OAR/OAM
- si local humide : obligation OER/OEM (ouverture extraction régulée ou mécanique)

Selon le local il faut donc :

plumer ou extraire l’air
respecter le début minimum. Débit minimum : débit à respecter peu importe la dimension du local.
- exemple : WC de 1,5m x 1m = 1,5 m² x 3,6 =1,452 m³ = 5,4 m³/h –> débit minimum = 25 m³/h
éventuellement se limiter au débit limite (pas une obligation). Débit limite : débit auquel on peut se limiter, même si le calcul en demande plus
- exemple : salon 10m sur 5m =50m² x 3,6=180 m³/h –> peut être limité à 150 m³/h
respecter le débit maximum. Débit maximum : suivant le type d’amenée d’air utilisée (naturelle ou mécanique), le débit doit être limité pour ne pas créer d’inconfort et limiter la consommation d’énergie de chauffage. Cette limitation est prévue pour les systèmes à amenée d’air naturelle.

Normes

	Local de séjour + espaces analogues	Chambres à coucher, chambre hobby ou étude + espaces analogues	Cuisine ouvert	Cuisine fermée, SDB, buanderie	WC
Débit minimum	75 m³/h	25 m³/h	75 m³/h	50 m³/h	50 m³/h
Le débit peut être limité à	150 m³/h	72 m³/h	75 m³/h	75 m³/h	25 m³/h
Débit maximum (système à alim naturelle)	< ou = 2 Q_N	< ou = 2 Q_N	–	–	–

Les systèmes de ventilation

Il y a 3 grands systèmes de ventilation : A, B, C, D et E.

Ce n’est que depuis l’entrée en vigueur de la PEB qu’il y a une obligation d’un système de ventilation dans les nouveaux bâtiments.

Comment ventiler ?

Le système idéal serait une alimentation et évacuation de l’air dans chaque local, mais c’est très rare car techniquement compliqué et onéreux.

Système simplifié pour le résidentiel :

alimentation dans les locaux secs
transfert via les zones de circulation
évacuation dans les locaux humides

	amenée d’air	évacuation d’air
Système A	naturelle	naturelle
Système B	mécanique	naturelle (libre)
Système C	naturelle (libre)	mécanique
Système D	mécanique	mécanique

–> Système A

C’est le système le moins cher, on prévoit dans les châssis des petites grilles. L’air est amenée par châssis et extraction par gainage en toiture.

C’es un système peu efficace car on est passif et dépendant de la température de l’air extérieure. Ce système ne peut pas être mis dans un bâtiment neuf conforme PEB.

–> Système B

Au lieu d’avoir une entrée d’air naturelle on a un ventilateur qui va pulser l’air de l’extérieur dans la maison. On peut donc maitriser le débit d’air qui rentre. Ça va poser un gros problème de confort car l’air de l’extérieur n’est pas chauffé.

–> Système C = système simple flux

C’est le système que l’on retrouve le plus en rénovation. Cette fois-ci c’est l’extraction qui est mécanique, l’arrivée d’air est identique au système A. Il y a des systèmes centralisés ou décentralisés (un extracteur dans chaque pièce humide). Donc on est correct au niveau des débit mais on a toujours le problème qu’on fait sortir de l’air chaude et on fait sortir de l’air frais. C’est un système pour la rénovation mais pas pour le neuf.

Certaines marques ont déposé des brevets pour des systèmes C+. C’est un système intelligent qui va adapter le débit d’extraction au niveau de la pollution des pièces avec des sondes.

–> Système D

L’amenée d’air ainsi que l’extraction d’air se font via un réseau de gainage. La pulsion se fait dans les locaux sec et l’extraction dans les locaux humides. Idéalement on a une récupération de chaleur entre les 2. C’est le seul système qui est indépendant des conditions extérieurs.

Certains appareil permettent de récupérer 90% des calories de l’air vicié.

Par exemple si l’air chaud vicié du bâtiment est de 20°C et l’air de l’extérieur à 0°C. Avec un rendement de 90% on va renvoyer à l’extérieur de l’air à 2°C et récupérer 18°C.

–> Système E

Appellation pas encore intégrée dans la norme. Basé sur un système C, inclut le principal avantage du système D : récupération de chaleur dans l’air sortant. L’air chaud extrait des locaux humides transite par l’échangeur de chaleur d’une mini PAC. La chaleur récupérée est utilisée pour préchauffer un poiler d’ECS ou un ballon tampon destiné au chauffage à basse température. C’est comme un système C mais centralisé. L’extraction de l’air est raccordé à une pompe à chaleur qui va chauffer l’eau chaude sanitaire. L’air chaud n’est ainsi plus perdu, il est utilisé pour chauffer l’eau. L’amenée d’air ainsi que l’extraction d’air se font via un réseau de gainage . C’est un système pour la rénovation, pas pour le neuf.

Dimensionnement

Un bon dimensionnement est primordial pour avoir un bon équilibre.

Par exemple :

Si on pulse

Local	Surface sol (m²)	Débit (m³/h)
SAM	15,9	75
Salon	30,3	110
Chambre 1	16	58
Chambre 2	16	58
Chambres parents	11,9	48
Bureau	9,99	36
	Total	385

Si on extrait

Local	Surface sol (m²)	Débit (m³/h)
Cuisine	13,1	75
WC	1,5	25
SDB 1	6,1	50
SDB 2	5,3	50
WC étage	1,5	25
Dressing	7,5	35
	Total	260

Ici le système n’est pas équilibré. Pour équilibrer le système on peut :

augmenter les débits
ajouter une bouche supplémentaire dans le hall de nuit
Débit passant par l’échangeur de chaleur = 385 m³/h
groupe de ventilation minimum 385 m³/h, gaine de départ diamètre 200 mm.

Il faut également faire bien attention à bien dimensionner la taille des gaines. Pour cela il y a des abbac. En fonction de ou on se trouve on adapte la section de la gaines. Par exemple ci-dessus, le débit de la VMC est de 385, si on se place après les sorties de 35 et 75 il faut soustraire 385-35-75=275 en débit. Si pour notre abbac on souhaite une vitesse en m/s de 4, il faut dimensionner à 160 mm. A la fin on a besoin de 35 en débit et donc en diamètre de section 80 mm.

On doit faire attention à la vitesse de l’air. Si par exemple on pulse trop vite dans un conduit trop étroit cela va faire beaucoup de bruit.

La réglage de la vitesse peut être fait via :

réglage par un commutateur de vitesse avec ou sans fil
réglage à la demande via horloge. On peut programmer les plages horaires des différents moments de présence et d’absence dans l’habitation.
réglage à la demande via des sondes de qualités d’air en adaptant la vitesse en fonction du taux de pollution intérieur (CO₂, tabac, solvants, gaz selon le modèle choisi). Il faut veiller à bien placer les sondes. C’est intéressant pour les salles de réunions, restaurants, ateliers,…
réglage via des sondes de présences qui adapteront la vitesse en fonction de la présence des personnes dans la pièces, des animaux,…
réglage à la demande via des sondes d’humidités. Le taux d’humidité relative est réglable. Intéressant pour cuisine et SDB.

A cause de l’émission des matériaux présents dans l’habitation, un débit minimum permanent est nécessaire, même en période d’absence. Pour maximiser les économies d’énergie, il faut veiller à une régulation simultanée de l’alimentation et de l’évacuation, avec les débits totaux au niveau du bâtiment toujours en équilibre. Bien que la régulation à la demande fournit un potentiel intéressant pour diminuer les débits et ventiler efficacement, un compromis doit toujours être trouvé entre qualité de l’air et économie d’énergie.

Dans le système D l’entretien est essentiel. L’entretien est un point sensible dans un système D. Si les filtres, ventilateurs ou le réseau de gaines côté amenée d’air ne sont pas propres, c’est de l’air vicié qui sera amené dans votre habitation. Par conséquent, il est important que les éléments du système soient nettoyés voire remplacés régulièrement. Il faut convenir avec l’installateur de la fréquence de l’entretien via un plan de maintenance. Lors de la finition et la réception d’une installation l’installateur établit un plan de maintenance. Celui-ci répartira les opérations de maintenances que l’utilisateur doit effectuer lui même et celles qui relèveront de l’installateur.

Pour bien dimensionner il est conseillé de faire un grand tableau.

Q_N = 3,6 m³/h.m² x surface int local

Exercice 23.

Le puits canadien

Principe : récupérer la chaleur se trouvant dans le sol pour préchauffer l’air entrant dans le bâtiment (canadien).

Principe : récupérer la fraicheur se trouvant dans le sol pour refroidir l’air entrant dans le bâtiment (provençal).