Sommaire l La VMC double flux à la loupe

Comment fonctionne une VMC double flux, à quoi sert-elle ?

Contexte et principe de fonctionnement

Bilan déperditif typique des constructions antérieures au niveau basse consommation

En général dans les bâtiments existants (antérieurs aux récentes réglementations thermiques), le renouvellement d’air est assurée pour partie par les fuites d’étanchéité (non volontaires) et par une extraction mécanique qui remplace en permanence l’air intérieur par de l’air l’extérieur. Le fait de ventiler conduit donc à des déperditions thermiques non négligeables (autour de 20-30 kWh/m².a – soit 450 euros par an de chauffage pour une maison de 150 m² avec un chauffage électrique)

Ce taux de renouvellement d’air se situe approximativement entre 0.30 et 0.60 volumes/heures (cela dépend des configurations de logement : nombre de pièces d’eau, nombre d’occupants). Celui ci est nécessaire des raisons hygiéniques et sanitaires : il faut évacuer l’air pollué, l’humidité, il faut renouveler en oxygène le local. Il faut donc renouveler l’intégralité du volume d’air du logement toutes les deux/trois heures.

On retrouve principalement 2 modes de ventilation dans les bâtiments existants :

Une ventilation par les fuites d’étanchéité et le tirage thermique. Sur le bâti ancien, la non étanchéité des ouvrants, combiné à des cheminées ouvertes créant un important tirage thermique en hiver assurent un renouvellement d’air important dans le bâtiment, suffisants pour maintenir une bonne qualité de l’air (éventuellement complété par l’ouverture des fenêtres régulièrement). La spécificité de cette ventilation est qu’elle est une ventilation par pièce : chaque pièce de vie et de service dispose d’une entrée d’air (les fuites). On notera ici que ce n’est pas parce qu’il n’y a pas de mécanisation qu’il n’y a pas de système de ventilation. Cette fonction est intégrée au bâtiment, et c’est pour cela il faut être attentif à maintenir des sources d’entrée d’air et de tirage thermique si l’on vient à conduire des travaux de rénovation.

On retrouve des systèmes de ventilation (naturels puis mécaniques) sur les logements d’après guerre. Initialement le système est une déclinaison du fonctionnement du bâti ancien : des grilles hautes et basse dans les pièces d’eau ou des conduits donnant sur l’extérieur ventilent les pièces d’eau, et la non étanchéité des fenêtres assure l’entrée d’air. Puis l’introduction de la VMC à partir des années 1970, ventilateur qui permet d’extraire en continu l’air du logement et assure donc une mise en dépression du local suffisant pour faire rentrer l’air par les entrées d’air en menuiserie. La spécificité de cette ventilation est qu’elle est une ventilation par balayage (l’air rentre par les pièces de vie et est extrait dans les pièces d’eau)

On notera que les systèmes de ventilation évoluent en même temps que les usages : les gens passent de plus en plus de temps à l’intérieur des logements, les sources de pollutions de l’air se multiplient, et les critères de confort des habitants évoluent (dans la logique ou l’ensemble du logement est maintenu à température – l’énergie était bon marché -, les salles d’eau apparaissent, augmentant la quantité d’humidité à évacuer). Les logements d’après guerre construits en béton ont par ailleurs une très mauvaise régulation hygrothermique, l’humidité y condense facilement sur les parois intérieures, alors que les murs en pierre, terre régulent très bien l’humidité produite par les occupants.

Ventiler sans perdre d’énergie ?

D’un point de vue énergétique, le renouvellement d’air compte parmi les sources de déperditions préjudiciables du logement, il constitue un point névralgique sur les bâtiments modernes et à rénover. On observe grossièrement qu’une maison construite il y a 40 ans a 10% de ses pertes liées à l’aération, sur les maisons RT2005 cela monte à 20%, et pour les maisons passives cela représente presque 50%. En effet, les réglementations ont figé les renouvellements d’air tout en renforçant progressivement les niveaux d’isolation des parois, donc au final la part des pertes liées à l’aération est aujourd’hui significative.

Dans un bâtiment bien isolé, il s’échappe autant de chaleur par les murs que par l’aération, on ne peut pas faire un logement efficace si l’on doit remplacer toutes les 2 heures l’air chauffé par de l’air froid extérieur. Donc si l’on ne veut pas qu’une chaudière puissante tourne pour réchauffer continuellement la température du logement, il faut réfléchir au moyen d’optimiser le renouvellement d’air, afin que le logement soit sain, sans être déperditif.
Dans un logement bien isolé, l’étanchéité à l’air conditionne le bon fonctionnement des matériaux isolants (en plus d’améliorer le confort thermique). On sait par exemple que si un pare vapeur est censé protéger une laine minérale, et que celui ci n’est pas jointif, le passage d’air dans l’isolant augmente la conductivité thermique, et l’humidité de même, voire à partir d’un certain niveau d’humidité relative conduit à des développements fongiques. Un mur qui n’est pas étanche à l’air n’isole pas. On ne peut donc pas ne pas se préoccuper de cette question, ou considérer qu’elle ne concerne que les logements passifs.
Mais l’amélioration de l’enveloppe étanche du bâtiment ne doit pas se traduire par une absence de qualité de l’air, parce que les fuites ventilaient le logement. Il faut donc créer des entrées d’air dédiées placées judicieusement pour effectuer cet office. Et la logique de réduction des déperditions va suivre plusieurs axes :

– Ventiler plus, ventiler mieux : avoir un débit d’air suffisant, au moment ou les occupants en ont besoin

– Préchauffer l’air entrant (avec un puits canadien, en récupérant la chaleur et l’humidité de l’air extrait)

Schéma récapitulatif réalisé par Energie Wallonie

Vers des logements sans chauffage

le principe du balayage : ventiler plusieurs pièces avec le même air

L’une des premières avancées importantes est l’introduction du principe de la ventilation par balayage, qui implique que l’on ne va ventiler moins pour un même usage. Cela implique que les pièces de vie disposent d’entrée d’air et les pièces d’eau d’une extraction naturelle ou mécanique. Et dans les pièces assurant le transit, un détalonnage des portes. Sur le principe l’idée est intéressante, pour ventiler tout le logement on utilise uniquement l’air neuf des pièces de vie, cependant cette réflexion a négligé l’incidence de l’étanchéité à l’air du logement.

Source schéma : CSTB – ventilation des bâtiments

En effet, c’est parce que la pièce d’eau est en dépression que l’air extérieur est attiré dans le logement. Et il suffit donc que des fuites d’air existent dans le local humide pour que l’ensemble du schéma ci dessus soit invalidé (l’air ne passant plus par l’entrée d’air prévue). Dans ce cas de figure, avoir une extraction fonctionnelle dans le local humide n’implique pas que la qualité de l’air du local sec soit satisfaisante, et le fait que le système d’extraction soit naturel, ou une VMC simple flux ne change rien au constat de départ.

Le principe de la ventilation par balayage est bon mais pour avoir une bonne qualité de l’air il faut une bonne étanchéité à l’air.

Récupérer les calories pour bien ventiler et peu chauffer

Dans la logique du bâtiment basse consommation, on recherchera une meilleure conservation de chaleur, pour réduire considérablement la puissance des chaudières. Ce qui nécessitait 10 kW il y a 20 ans, on peut se contenter de 1 ou 2 kW aujourd’hui. Cela veut dire que l’on consomme moins d’énergie évidement, mais également que la période de chauffe devient circonscrite aux périodes les plus froides.

La tentation des législateurs avec les réglementations thermiques aura été de promouvoir le bâtiment basse consommation, au moins sur le papier, mais sans l’accompagner de deux prérequis :

Un bon confort thermique
Une excellente qualité de l’air

Car en effet, s’il suffisait de baisser les consignes de chauffage ‘sur le papier’ et de réduire les débits d’air ‘sur le papier’ pour qu’un bâtiment soit appelé basse consommation, cela nous amènerait à de sérieux écarts avec le monde réel. Ce qui nous amène quelque perplexité par rapport à la RT2012 et sa manière de prendre en compte la ventilation, voir ici.

Dans une ‘vraie’ démarche de logement à basse consommation, l’objectif sera de réduire toutes les sources de déperditions de chaleur et d’augmenter la valorisation des apports thermiques gratuits, sans rogner sur la qualité de l’air ni le confort thermique. Un travail sera donc effectué sur l’isolation de l’enveloppe du bâti mais également sur son étanchéité à l’air et sur l’aération.

La réduction des besoins d’énergie du bâtiment a plusieurs avantages :

– Les poêles à bois, considérés précédemment comme de l’agrément peuvent produire sans problème tous les besoins de chauffage d’une maison (voir nos retours d’expérience).

– Dans les bâtiments très bien isolés (démarche passive), on a besoin de si peu de chaleur qu’on peut utiliser les réseaux de ventilation pour l’acheminer dans les pièces.

Et c’est dans ce cas de figure que la ventilation à récupération de chaleur (on parle en France de ventilation double flux) prend tout son intérêt. Un caisson de ventilation assure à la fois l’extraction et l’amenée d’air extérieur dans les pièces de vie. Un échangeur de chaleur permet aux flux d’échanger leurs calories sans se mélanger. Il est envisageable sur les caissons récents de réchauffer l’air entrant de 0°C à 17°C sans difficulté.
Le système peut être ensuite perfectionné, avec des filtres, une régulation plus ou moins fine pour que le débit d’air s’adapte aux occupants, soit très silencieux, etc.

VMC double flux : intéressant dans quels cas ?

En fonction du climat

Les déperditions de chaleur sont dépendantes de la température extérieures. Dans les régions clémentes une ventilation double flux n’y est pas indispensable. A contrario, plus le climat est rugueux en hiver et plus la ventilation double flux devient quasiment indispensable pour le confort thermique.

Couplé à un système de chauffage adapté

– Si la volonté est d’utiliser un poêle à bois comme chauffage principal d’une maison basse consommation, la VMC double flux apporte une fonction supplémentaire par rapport à une VMC simple flux hygroréglable, puisqu’elle améliore la diffusion de chaleur du poêle dans le bâtiment.
D’autres paramètres interviennent mais concrètement, on observe une réduction des écarts de température entre la pièce ou se situe l’émetteur et les pièces connexes. De ce fait le poêle dessert une plus grande surface, et il n’est plus indispensable d’installer des chauffages d’appoint partout. Cela améliore le confort thermique car il y a moins de stratification et un meilleur brassage.
Nous ne disons pas toutefois pas que la VMC double flux est le seul moyen de ventiler une maison possédant un poêle à bois. Si le bâtiment à chauffer fait 100 m², et que les occupants laissent les portes ouvertes pour faciliter la diffusion de chaleur, cela fonctionnera également très bien avec une VMC simple flux, la différence sera ici la plus grande quantité de bois brûlée.
Si le bâtiment est plus grand, par exemple 150 m², le choix d’une VMC double flux peut se faire en lieu et place d’un chauffage de complément dans les pièces éloignées du poêle, tout en limitant les périodes d’usage du poêle au cours de la journée (feu plus ponctuel donc meilleure combustion, moindre pollution atmosphérique et moindre consommation de bois).

-En construction basse énergie et passive,

Il faut se représenter d’un coté le principe de disposer d’une maison capable de maintenir par son isolation une température de confort sans chauffage actif, et le fait de devoir renouveler en oxygène la maison une fois toutes les 2 heures. Comment concilier l’approche énergétique et sanitaire ?
En allant plus loin, pourrait on véhiculer le peu de chauffage directement par le réseau VMC pour ne pas avoir besoin de placer des radiateurs ?
Dans le schéma à coté, le réseau de ventilation sert de réseau de diffusion du chauffage. En plus de son rôle de ventilation, l’air est chauffé en aval du caisson VMC et l’air qui est diffusé dans les pièces permet d’assurer la consigne de température, sans émetteur visible supplémentaire.

Cela nécessite des adaptations spécifiques, et la vérification que la quantité de chaleur apportée par le réseau de ventilation est en adéquation avec le besoin en puissance du projet. D’une manière générale, chauffer une maison à partir d’une batterie à eau chaude connectée sur l’air insufflé par une VMC double flux n’est valide que dans les bâtiments passifs. Si les besoins de chauffage sont au delà de cette exigence, la puissance requise nécessite soit des débits/températures d’air trop importantes pour la VMC, soit produit un inconfort acoustique et une stratification de la chaleur perçue comme non confortable.

Mais on voit bien que dans cette logique, ou le chauffage est nécessaire une trentaine de jours par an, ce n’est pas l’investissement de la VMC double flux qui questionne, mais celui vers un système de chauffage sophistiqué.