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VMC : performance énergétique et qualité de l'air

La seule association à but non lucratif engagée pour plus de confort et de bon sens dans l’habitat.

VMC : performance énergétique et qualité de l’air

Publié le 13 octobre 2017

La maîtrise des pertes thermiques par renouvellement d'air devient prépondérante dans le bilan thermique et énergétique d'un logement. Par ailleurs, les exigences d'étanchéité à l'air du volume chauffé accentuent d'autant plus le rôle primordial de la VMC. L'équation "confort + performance énergétique" s'impose lors du choix des équipements. La future réglementation thermique devrait accentuer cette approche.

© Aldes

Les caissons de VMC sont optimisés pour réduire leur encombrement et optimiser les flux aérauliques, sans oublier l'intégration de ventilateurs propulsés par des moteurs électriques à haut rendement.

Il est à présent impossible d'évoquer la ventilation sans parler de la qualité de l'air à l'intérieur du logement. Ce niveau de qualité dépend de 3 principaux facteurs : les polluants intérieurs, les polluants extérieurs et l'aptitude à entretenir et à maintenir en état l'installation de VMC.

À ce jour, le renouvellement d'air dans l'habitat s'effectue en application de l'arrêté relatif à l'aération des logements (arrêté du 24 mars 1982, modifié le 28 octobre 1983). Ce texte impose un débit minimal d'extraction par pièce.

De fait, le taux de CO2 ou la présence de polluants n'est pas un critère officiellement reconnu pour moduler le renouvellement, comme cela est parfois appliqué dans les bâtiments tertiaires.

De nombreuses études sur le sujet sont en cours et il est évident qu'à terme, certains polluants identifiés seront pris en compte pour moduler l'action de la VMC. Le CO2 commence tout juste à être pris en compte par certains équipements haut de gamme.

La ventilation mécanique répartie (VMR)

L’installation des systèmes de ventilation mécanique répartie est mise en œuvre en habitat individuel et collectif existant dans le cadre de travaux de rénovation. La VMR permet de répondre aux besoins de ventilation là où une VMC ne peut être installée pour des raisons constructives ou de coût prohibitif.

Le principe

Un aérateur extrait l'air vicié d'une ou de plusieurs pièces et l'évacue directement en traversée de mur extérieur ou via un conduit en communication avec l'extérieur. Sont généralement concernées les pièces telles qu'une salle d'eau ou une cuisine. La ventilation est soit permanente, soit intermittente. Plusieurs VMR peuvent être installées dans un même logement, sans lien aéraulique ou d'asservissement entre elles. Principal atout : le coût réduit et la simplicité de mise en œuvre.

© Nather

La Ventilation Mécanique Répartie n'est pas forcément liée à une mauvaise gestion thermique du renouvellement d'air. Car il existe des solutions double flux performantes permettant de récupérer jusqu'à 90 % de la chaleur sur l'air vicié.

Performance énergétique locale

Une VMR intermittente pourra être asservie au taux d'hygrométrie de la pièce. À ce titre, elle entre en fonctionnement lorsqu'un seuil d'humidité est franchi (pendant l'occupation de la salle de bains ou de la cuisine).

Certaines VMR assurent une double fonction d’extraction d'air vicié et d'introduction d'air neuf en un même point. Grâce à un échangeur (en céramique ou à changement de phase type caloduc), ces systèmes compacts et intégrés agissent comme de véritables VMC double flux monopoint. Suivant leur rendement d'échange thermique, ils permettent de réduire de 50 à 90 % l'énergie thermique rejetée à l'extérieur en saison froide et de conserver la fraicheur à l'intérieur du logement en été.

La VMC simple flux

La VMC simple flux auto-réglable assure un volume de renouvellement d'air non modulable en fonction de l'occupation du logement, c'est-à-dire en fonction des besoins réels. Or, à condition qu'un débit minimal soit assuré, rien ne sert en effet de rejeter à l'extérieur de forts volumes d'air chauffés ou rafraichis ! Voilà pourquoi la VMC simple flux hygroréglable s'est aujourd'hui imposée dans les logements neufs.

Le principe

Les bouches d'entrée d'air et d'évacuation de la VMC hygroréglable sont conçues pour faire varier le débit automatiquement en fonction du taux d'humidité de l'air ambiant dans la pièce. De fait, elles laissent passer un volume d'air proportionnel à l'occupation du logement, puisque les occupants dégagent de l'humidité par leur simple présence et par leur activité (cuisine, douche et autres puisage d'eau...). Deux niveaux de performance sont possibles :

  • type A (Hygro A) : seules les bouches d'extraction sont hygroréglables. Les entrées d'airs sont quant à elles auto-réglables et génèrent une arrivée d'air répartie dans les pièces concernées ;
  • type B (Hygro B) : les bouches d'extraction, mais aussi les bouches d'entrée d'air sont hygroréglables. Ainsi, le renouvellement d'air emprunte d'un bout à l'autre le chemin des pièces les plus occupées. Par exemple, une chambre non occupée bénéficiera d'une entrée d'air minimum, alors qu'au même moment une autre chambre occupée aura un volume de renouvellement supérieur. Le renouvellement d'air est donc bien mieux ciblé.

Si le type B est légèrement plus coûteux à l'achat, il procure cependant un niveau de confort supérieur et induit une économie d'énergie proche de celle constatée avec une VMC double flux traditionnelle.

Qualité de l'air limitée

Hormis une éventuelle filtration très légère au niveau des bouches d'entrée d'air, la VMC simple flux hygroréglable régule le taux d'humidité du logement. Les polluants présents dans l'air ne sont aucunement pris en compte.

La VMC double flux

La VMC double flux présente des avantages certains, mais reste coûteuse en matière d'investissement et nécessite une conception de qualité afin de tirer profit de ses atouts.

Le choix d'une VMC double flux résulte bien souvent de la conjonction de plusieurs bénéfices avec en premier lieu le niveau de confort recherché.

Le principe

Canaliser et contrôler les débits de deux flux d'air (un flux d'extraction de l'air vicié et un flux entrant d'air neuf) a pour objectif principal de récupérer le potentiel énergétique de l'air vicié pour le transférer directement à l'air neuf. Cela nécessite la mise en œuvre de deux réseaux de gaines et d'un échangeur de chaleur.

Généralement à plaques, l'échangeur thermique air/air préchauffe (en saison froide) l'air entrant avant de le diffuser dans le logement. Il est bypassé en été lorsque l'air évacué est plus chaud que l'air neuf entrant.

Tout comme pour la VMC simple flux, l'air vicié est extrait des pièces humides et l'air neuf est délivré dans les pièces à vivre (chambres et salon).

Économie de chauffage

En préchauffant "gratuitement" l'air entrant, la VMC double flux réduit de façon importante la facture de chauffage. Pour être admis à la marque NF VMC, un système double flux doit prouver un rendement de l'échangeur supérieur à 85 % sous certaines conditions de test.

Bien que l'économie engendrée soit importante, elle reste talonnée de près par le potentiel d'une VMC simple flux hygroréglable parfaitement installée, et surtout bien moins coûteuse en termes d'investissement.

© STIEBEL ELTRON

La fonction ventilation du logement peut également être couplée avec d'autres fonctions. Ici, la VMC double flux fait partie intégrante d'une solution regroupant également une PAC air/eau et des capteurs solaires thermiques en toiture afin d'assurer le chauffage, le rafraîchissement et la production d'eau chaude sanitaire.

Le double flux modulant

Né du rapprochement entre la notion de modulation de débit de la VMC simple flux hygroréglable type B et du concept de récupération d'énergie de la VMC double flux, la VMC double flux modulante pousse plus loin encore la notion de performance énergétique. Le principe de modulation, basé généralement sur la concentration de CO2 dans le logement, permet de réduire les débits de ventilation en l'absence d'occupants.
Au rang des bénéfices apparaissent : une réduction des pertes d'énergie par renouvellement d'air, une réduction des consommations électriques des ventilateurs de 25 à 30 % (moteurs à vitesse variable) et une réduction du niveau sonore.

L'étanchéité du bâti et des réseaux

Faire le choix d'une VMC double flux, c'est aussi porter une attention toute particulière à l'étanchéité de l'enveloppe du bâtiment. En effet, les entrées d'air indésirables peuvent rapidement mettre à plat les bénéfices annoncés par les fabricants de VMC, tant du point de vue des économies d'énergie que de la qualité de l'air.

L'étanchéité du bâti (par exemple au niveau des fenêtres et des coffres de volets roulants) constitue également un gage de confort en réduisant les nuisances sonores extérieures.

Par ailleurs, le NF DTU 68.3 (Installation de ventilation mécanique dans les locaux d'habitation) souligne l'importance de l'étanchéité à l'air des réseaux, de même que la rigueur dans le dimensionnement des installations (débits, pertes de charges ...). Toutefois, le traitement de l’étanchéité des réseaux aérauliques en maisons individuelles ou accolées et dans les bâtiments d’habitation collectifs reste optionnel dans la RT 2012.

Étanchéité à l'air du bâti et passage des réseaux aérauliques restent des freins puissants à l'installation de la VMC double flux dans l'habitat existant. Le concept est donc pour l'instant tourné vers les marchés de l'habitat neuf (maisons individuelles et logements collectifs) où l'ensemble des contraintes peut être pris en compte dès les premières esquisses.

Qualité de l'air : le deuxième argument de poids

Argument de poids et parfois même décisionnel, l'amélioration de la qualité de l'air est un des points forts de la VMC double flux. Car en centralisant les entrées d'air en un point unique, le système permet de filtrer l'air neuf de façon précise en utilisant différents types de filtration disponibles sur le marché retenant différentes tailles de particules ou encore les pollens...

Les couplages possibles

La VMC double flux offre la possibilité d'un couplage avec plusieurs types d'équipements par ailleurs performants :

  • puits canadien ou puits provençal : celui-ci permet de faire circuler l'air neuf à faible profondeur dans le sol sur une longueur de 30 à 40 mètres. L'air ainsi préchauffé (en hiver) ou rafraîchi (en été) passe ensuite dans l'échangeur (by-passé en été) de la VMC double flux. Ce couplage n'apporte toutefois que peu de rendement supplémentaire en hiver du fait du rôle prédominant de l'échangeur, dont il permet cependant d'éviter le givrage ;
  • PAC : le "moteur thermodynamique" de la pompe à chaleur prend alors la place de l'échangeur de chaleur pour préchauffer, voire chauffer l'air neuf. De plus, une PAC double service peut assurer en complément la production d'eau chaude sanitaire (chauffe-eau thermodynamique sur air extrait). Pour le chauffage de l'air, des résistances électriques peuvent prendre place au niveau des bouches de soufflage pour pallier au manque de puissance de la PAC par grand froid.

Les leviers d'une efficacité durable

Autour du concept de VMC, plusieurs tendances, considérations ou choix techniques permettent d'améliorer durablement la performance de la ventilation.

Influence de la directive Eco-conception

Le règlement Éco-conception relatif aux unités de ventilation n°1253/2014 (publié le 25 novembre 2014) vise à fixer des exigences de performance énergétique qui s’appliquent aux produits mis sur le marché par les industriels depuis le 1er janvier 2016. Ces exigences seront renforcées au 1er janvier 2018. Ce règlement traite les unités de ventilation résidentielles de puissance électrique absorbée > 30 W et de débit ≤ 250 m3/h.

Impacts des règlements 1253/2014 : pour les applications résidentielles, les VMC simple flux autoréglable ne pourront plus être vendues sur le marché européen en 2018. Ce règlement va donc entrainer le basculement du marché vers la technologie VMC simple flux hygroréglable.

Moteurs électriques à haut rendement

Là où un moteur de ventilateur consommait encore récemment 35 W, les fabricants ont intégré des moteurs continus à haut rendement capables de faire varier leur vitesse. Ainsi, un T4 peut bénéficier d'un caisson ne consommant que 9 W.

Parallèlement à cette évolution, les fabricants de bouches d'extraction hygroréglables proposent des produits capables de fonctionner avec de moindres dépressions (par exemple 70 Pa ou lieu de 80). Cela permet de réduire la puissance d'extraction de l'air vicié.

Le principe du double flux induit une double consommation d'énergie pour déplacer l'air. Là aussi, la baisse de consommation des moteurs électriques a permis à la VMC double flux de peser moins lourd dans le lot des consommations électriques auxiliaires, à l'heure du bilan énergétique global du logement.

Par ailleurs, il faut savoir que l'usage de filtres de grade "moyen" M5 et M6 et de grade "fin" type F7 à F9 sur l'entrée d'air neuf accroit les pertes de charge et la consommation électrique des moteurs, comparativement à l'usage de filtre de grade "grossier" G1 à G4.

Source : S&P UNLEVENT

Selon la configuration du logement, les gaines d'une VMC double flux s'installent par répartition (en étoile) ou par distribution (en réseau).

Des gaines rigides et isolées

L'emploi de gaines rigides permet de limiter les pertes de charge, limite le dépôt des résidus et les risques de fuites liées à une déchirure ou à un percement. Les conduits rigides ou semi-rigides se prêtent également mieux aux actions de nettoyage (surtout pour la VMC double flux).

Incontournables avec une VMC double flux lorsqu'elles ne traversent pas les volumes chauffés, les gaines isolées permettent de limiter les déperditions de l'air en zone non chauffée. Pour une VMC simple flux, la gaine isolée évite toute condensation intérieure avec le risque de créer des poches d'eau locales pouvant réduire la section de passage et causer des désordres sanitaires.

Des organes accessibles

Le NF DTU 68.3 (Installation de ventilation mécanique dans les locaux d'habitation) évoque la nécessité de prévoir des accès sécurisés et éclairés relatifs aux divers organes de l'installation et du réseau dans le but d'assurer sa maintenance.

Si l'accès aux gaines reste parfois difficile car disposées en combles, la VMC double flux a lancé la tendance de descendre le caisson dans un local technique (buanderie, chaufferie...). Certes, il occupe une place précieuse, mais devient accessible et visible. Plus question d'oublier d'entretenir les filtres ou de nettoyer l'échangeur dans le cas d'une VMC double flux. Placé dans un local certes non chauffé, mais attenant au logement, le caisson comportant l'échangeur limite également ses pertes thermiques comparativement à un placement en combles.

Autre signe de rapprochement : arrivent sur le marché des VMC connectées. Elles concernent en premier lieu les VMC double flux haut de gamme. L'application permet à l'utilisateur d'être par exemple informé en temps réel de l'historique du taux de CO2 intérieur, du niveau d'encrassement des filtres ou encore de programmer la ventilation selon plusieurs modes d'occupation. Le tout sur son smartphone.

Les dispositions financières et marques de qualité

Les pouvoirs publics étant conscients du rôle de la VMC en tant que vecteur de performance énergétique, plusieurs dispositions sont prévues pour inciter à l'usage des équipements les plus efficaces :

CEE

Applicables dans le cadre de travaux de rénovation, les fiches d'opérations standardisées pour les bâtiments résidentiels sont les suivantes (au 30 septembre 2017) :

  • système de ventilation double flux autoréglable ou modulée à haute performance (BAR-TH-125) ;
  • ventilation mécanique contrôlée simple flux hygroréglable (BAR-TH-127) ;
  • ventilation hybride hygroréglable (BAR-TH-155).

Prêt à taux zéro

L'éco-prêt à taux zéro (éco-PTZ) permet de financer les bouquets de travaux de rénovation énergétique des logements. Ce prêt peut être accordé au propriétaire bailleur ou occupant d'un logement ancien, et au syndicat de copropriétaires jusqu'au 31 décembre 2018.

Marque NF VMC

La marque NF VMC couvre les produits suivants : bouches d'extraction autoréglables, groupes simple et double flux, entrées d'air autoréglables. Elle certifie les performances aérauliques et acoustiques des produits selon les normes européennes applicables. De plus, elle garantit le respect de seuil d’efficacité et de niveaux acoustiques. Liste visible sur www.certita.fr

Marque CSTBat Ventilation hygroréglable

La marque CSTBat concerne les produits suivants : bouches d'extraction, groupes d'extraction, entrées d'air. Elle certifie les performances aérauliques et acoustiques des produits et la conformité du produit à l’Avis technique de référence. Liste visible sur www.certita.fr

Qualité de l'air intérieur : un guide de l'ANSES

L'ANSES (Agence nationale chargée de la sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail) propose, dans un guide complet, des valeurs guides de qualité d’air intérieur. Ce rapport est accessible en téléchargement gratuit sur www.anses.fr

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