Bruxelles Environnement

Ventilation : solutions techniques

pour garantir la qualité de l’air intérieur dans les logements

Samuel CAILLOU

CSTC/WTCB

Formation Bâtiment Durable :

Polluants intérieurs: comment les limiter ?

2

Objectif(s) de la présentation

● Question: quel impact de la ventilation?

● renouvellement d’air?

● source de polluants?

● Retour d’expérience: évaluation sur site de près de

50 systèmes de ventilation (logements)

● Conseils pour des installations performantes

● Conception, installation, utilisation et entretien

3

● Ventilation: assurer le renouvellement de l’air

► Principes, systèmes

► Evaluation sur site de près de 50 installations

► Conseils: conception, régulation, dimensionnement,

réglage et mesure des débits

● Et si PAS de ventilation?

● Ventilation: source de polluants?

► Principes: quels risques pour les différents systèmes?

► Evaluation sur site de près de 50 installations

► Conseils: conception, filtration, entretien

Plan de l’exposé

Qualité de l’air intérieur

Sources de polluants

Taux de

renouvellement

d’air

Activités

humaines

Etanchéité à l’air

de l’enveloppe

Emission

matériaux

Ventilation Concentrations

< seuil ?

Confort…

…Santé

Impact de la ventilation:

Assurer le renouvellement de l’air?

11

Méthodes inefficaces…

◘ Ouverture des fenêtres? Débit trop élevé

Refroidissement très rapide en hiver

Courants d’air

L’effet d’une brève aération est très vite perdu

Bruit

Entrée d’insectes

Risque d’effraction

Principes

12

Méthodes inefficaces…

◘ ‘Aération’ via les fuites et fissures:

fonction du vent et des différences de température

Tirage thermique

Plan P

neutre

Text < Tint

Différence de pression

due au vent

13

◘ ‘Aération’ via les fuites et fissures:

Entrée d’air incontrôlée:

▪ Parfois débit trop élevé, parfois trop faible

▪ Trop dans certaines pièces, pas assez

dans d’autres

▪ Sens du flux non contrôlé

▪ Pertes de chaleur importantes en hiver

Méthodes inefficaces…

La ventilation est obligatoire

◘ Réglementation PEB

◘ Types de travaux Bâtiments neufs

Certaines rénovations

◘ Types de bâtiments Logements

Bureaux et écoles

Voir infofiches sur energie.cstc.be

Ventilation :

alimentation – transfert – évacuation

Espaces « humides »

Evac

uat

ion

Espaces « secs »

Alimentation

Transfert

SEC:

Living

Chambres

Bureaux

Jeux et loisirs

TRANSFERT

Hall

Couloir

Escalier

HUMIDES

Cuisines

Salle de bain

Buanderie

WC

4 systèmes simplifiés (logements) A: alimentation et évacuation

naturelles B: alimentation mécanique

+ évacuation naturelle

C: alimentation naturelle + évacuation mécanique

D: alimentation et évacuation mécaniques

La ventilation, c’est très bien!

◘ Sur papier…

◘ Et sur site…?

Evaluation

Evaluation de systèmes sur site – Optivent

◘ But Identifier les principaux problèmes

de conception et installation

Pour donner des conseils aux installateurs

◘ Echantillon Systèmes

▪ 40 systèmes D

▪ 7 systèmes C

Age des systèmes, par ex: ▪ 1 : de plus de 15 ans

▪ 4 : entre 5 et 10 ans

Mesure des débits de ventilation

Conformité avec les exigences PEB

◘ Débits ≥ débits minimum exigés?

◘ Ex. espaces humides, systèmes C et D:

Non conforme dans la majorité des cas!

Mais…

Débits mesurés, espaces humides

Presque OK en moyenne

Pour quelques cas: débits vraiment beaucoup trop faibles

Max

Moy

0.75

0.25

Min

Débits mesurés, espaces secs

Pour quelques cas: débits trop faibles!

Réglage insuffisant: trop dans certains espaces, pas assez

dans d’autres…

Mesure des débits mécaniques sur site

◘ Conformité avec la PEB

Aucun ne satisfait complètement!

La plupart: > 70% du débit exigé

Quelques cas: débits extrêmement faibles!

La plupart ne sont pas bien réglés:

▪ Débit total OK, mais trop ou pas assez à certains endroits

Importance du réglage correct et de la mesure lors de

la mise en route

Débits: rôle de l’utilisateur

◘ Surtout position 1!

◘ Pourquoi (utilisateur)?

Trop de bruit

Economies d’énergie: électricité et chauffage

Mais aussi subjectif:

‘ça ne nous semble pas nécessaire…’

Débit total en position 2 et 1

Position 2

Position 1

Les étapes

◘ Conception

◘ Montage – installation

◘ Mise en service

◘ Utilisation et entretien

Pour des installations performantes

Conseils

Les étapes

◘ Conception

Choix du système

Débits minimums exigés

Débits de conception

Stratégie de régulation

Emplacement des entrées d’air

Dimensionnement mécanique

Sélection des ventilateurs

◘ Mise en service

Réglage des débits

Mesure

Pour des installations performantes

Les étapes

◘ Conception

Choix du système

Débits minimums exigés

Débits de conception

Stratégie de régulation

Emplacement des entrées d’air

Dimensionnement mécanique

Sélection des ventilateurs

◘ Mise en service

Réglage des débits

Mesure

Pour des installations performantes

Outil de calcul

OPTIVENT

www.optivent.be

Débits alimentation NBN D50-001

Espace

Débit nominal Débit

peut être limité à

Vrije toevoer (A, C)

maximaal

Règle générale

Débit minimum

Living

3.6 m³/h.m²

75 m³/h 150 m³/h

2 x nominaal

Chambre Bureau Salles de jeux

25 m³/h 72 m³/h (PEB)

Alim

enta

tion

Voir outil de calcul sur www.optivent.be

Débits évacuation NBN D50-001

Espace

Débit nominal Débit peut être limité à

Règle générale

Débit minimum

Cuisines

Salle de bain

Buanderie

Et anologues

3.6 m³/h.m²

50 m³/h 75 m³/h

Cuisine ouverte 75 m³/h

WC - 25 m³/h -

Evacuation

Voir outil de calcul sur www.optivent.be

31

Quel système choisir? A: alimentation et évacuation

naturelles B: alimentation mécanique

+ évacuation naturelle

C: alimentation naturelle + évacuation mécanique

D: alimentation et évacuation mécaniques

Performances des systèmes?

◘ Le débit dépend du système A: dépend fortement du bâtiment

et de la météo

C: déterminé surtout par l’évacuation

B et D: déterminé surtout par l’alimentation

◘ Le débit dépend de la qualité Conception

Installation

◘ Le débit dépend de l’utilisation Utilisateurs - occupants

32

Systèmes dimensionnés selon la norme

Systèmes « optimisés »

Système D Système C Système A

Equilibre entre alimentation et évacuation?

◘ Débits exigés: Total alimentation >< Total évacuation

Ex. 200 m³/h >< 150 m³/h

◘ En pratique: Système C:

▪ Evacuation mécanique contrôle principalement le système

▪ Alimentation naturelle est moindre que prévue

Système D: ▪ Le débit mécanique le plus élevé (alimentation) contrôle le système

▪ Exfiltration supplémentaire au travers de l’enveloppe

Déséquilibre seulement en théorie…

Equilibre alimentation – évacuation

◘ Dans les espaces avec exigence d’évacuation

Ex. Cuisine ouverte

Impact négatif possible sur le facteur m

◘ Dans les espaces sans exigence

Débarras, hall, dressing, etc.

Solutions pratiques: augmenter les débits d’évacuation

Equilibre alimentation – évacuation

Solutions pratiques: augmenter les débits d’évacuation

150

150

50

50

75

25

75

100

50

25

∑200 ∑200

+ 25

+ 25

Stratégie de régulation

◘ Rappel:

Débits minimums exigés capacité minimum du système

◘ Pourquoi réguler les débits?

Différents espaces pas tous occupés en même temps (ex.

séjour / chambres)

Périodes d’absence des occupants (ex. heures de travail /

école)

Adapter les débits aux besoins

Stratégie de régulation

◘ Pas de régulation: non recommandé!

◘ Régulation manuelle avec plusieurs débits

3 situations (positions) typiques:

▪ Haute: utilisation active, périodes à forte pollution

▪ Intermédiaire: présence avec activité limitée

▪ Basse: périodes d’absence

Régulation manuelle par les occupants

Fonctionnement quasi permanent en position intermédiaire

▪ Importance du choix du débit

Solutions pratiques (1)

Stratégie de régulation

◘ Régulation par horloge

Idem régulation manuelle + programmation

Et positions manuelles avec retour automatique à l’horloge

◘ Ventilation à la demande (tous les systèmes)

Exemples de capteurs

▪ Espaces secs: CO2, détection de présence, etc.

▪ Espaces humides: humidité relative, détection de présence (WC),

etc.

Exemples de régulation

▪ Centralisée (ex. ventilateur): potentiel limité

▪ Décentralisé (ex. bouches, OAR, etc.): régulation plus poussée

Solutions pratiques (2)

Types de systèmes de conduits

◘ Ramifié

◘ En étoile

Plusieurs conduits semi-flexibles (en chape)

◘ 3 petits conduits rond lisses:

3 x 50 mm, 75 m³/h (3.5 m/s) 4.9 Pa/m

◘ 1 conduit rond lisse:

1 x 87 mm 75 m³/h (3.5 m/s) 2.4 Pa/m

Pertes de pression 2 x plus élevées

Comparaison pour une même vitesse d’air

Ce qu’il ne faut pas faire!

bron: WTCB, AIVC

Réglage des débits

◘ Réaliser le bon débit au bon endroit

Aussi proche que possible du débit de conception

Mais toujours plus élevé que le débit minimum exigé

◘ Assurer l’équilibre alimentation/évacuation (D)

◘ Et en même temps, limiter les pertes de charge

(et le bruit!)

Bouches le plus ouvertes que possible

Limiter la vitesse du ventilateur

Objectif

Proposition méthode simplifiée

Précision

Du

rée

Méthode simplifiée Méthode

« intuitive »

Méthode classique Méthode simplifiée:

→Réduire la durée du réglage →Sans trop perdre en précision

Méthode simplifiée

◘ Principe

Idem méthode classique: rapports identiques

Particularité: les itérations sont remplacées

par des prédictions obtenues par calcul

gain de temps!

Pourquoi mesurer les débits?

Illustration par 2 exemples réels

Débit (m³/h) C

uis

ine

WC

Salle

de

bai

n

Bu

and

eri

e

Dé

bar

ras

Total

Exigence 75 25 50 50 - 200

Exemple 1 60 2 54 10 82 208

Exemple 2 9 3 13 11 4 40

Réglage?!

Trop faibles!

Mauvaise Qualité de l’air!

Vue d’ensemble des familles de méthodes 1) En conduit

3) Au niveau de la bouche

2) Pression sur un composant installé

Mesure au niveau de la bouche

Nombreux instruments et méthodes disponibles…

Anémomètre à hélice

• Petit ou grand cône

Petite sonde + cône spécifique

• Hélice ou sonde thermique

Compensation de pression

Sonde + conduit à la bouche

Anémomètre à hélice + Stabilisateur

Installer des bouches mesurables!

Et si PAS de ventilation?

52

Condensation

◘ L’excédant de vapeur d’eau, que l’air ne peut plus

contenir, va condenser sur les surfaces froides

◘ Exemples:

Simple vitrage

Ponts thermiques

Murs froids cachés

▪ Derrière une armoire

▪ Derrière un lit

53

Condensation

54

Les conséquences

◘ … sur le bâtiment

Moisissures

Dommages dus à l’humidité

▪ Peinture, papier peint,

plafonnage

▪ Diminution de la capacité d’isolation

Impact de la ventilation:

Système comme source de polluants?

Rappel principes de base ventilation

◘ Evacuer les polluants intérieurs

Humidité, CO2 et bio-effluents, VOC, etc.

◘ Alimenter en air neuf/frais

Air extérieur, normalement peu pollué

Points d’attention

Eviter les sources de polluants dans

le système lui-même!

Améliorer la qualité de l’air neuf?

Principes

Ventilation = source de moisissures?

◘ Le but est justement d’évacuer l’humidité!

Dans les salles de bain, buanderies, etc

Mais aussi dans les chambres à coucher!

◘ Risque de moisissure dans le système de ventilation

lui-même?

Quel risque pour quel système?

Quel résultats de mesure sur site?

57

Climatisation

◘ Toujours OK? Non Sick Building Syndrome

◘ Comment limiter le risque? Conception, filtration, entretien, etc

Exemples: dans nos bureaux, nos voitures, etc…

58

Pré-filtre Cooling Humidify Filtre fin

Heating

Ventila

teurs

Risque? Condensation Moisissures Bactéries…

Humidité Moisissures Légionelle…

Quand? Tout l’été Tout l’hiver

Puits canadien

◘ Comment limiter le risque? Conception, pré-filtration,

pente + récolte condensats, entretien, etc.

◘ Alternatives? Echangeur géothermique à eau glycolée

Autres solutions de freecooling et antigel

59

Risque? Condensation

Quand? Parfois en été

Puits canadien

60

Préchauffage hiver?

Pré-refroidissement été?

Puits canadien

◘ Système D: jusque 85% rendement

Puits canadien: peut encore récupérer au max 15% hiver

= effet limité

Avantage: éviter le givre de l’échangeur

Préchauffage en hiver

61

20°C

0°C 17°C

3°C

8°C

0°C

20°C 9.8°C

18.2°C

Double flux (système D)

◘ Comment limiter le risque? Conception, choix filtre, entretien, etc.

Filtre: ▪ Nettoyage régulier

▪ Remplacement 1x/an, au début de l’hiver

62

Risque? Encrassement + humidité

Limité: Air sec!

Limité: Air sec!

Quand? Si entretien NOK

Prise d’air Filtre Echangeur

Ventila

teur Conduits

Mesure continue d’humidité (système D)

◘ Extérieur

◘ Air fourni

Humidité risque microbiologique

◘ Ex: février juillet (moyenne sur 24h)

0

20

40

60

80

100

13

/02

/20

11

05

/03

/20

11

25

/03

/20

11

14

/04

/20

11

04

/05

/20

11

24

/05

/20

11

13

/06

/20

11

03

/07

/20

11

RH ODA

RH SUP

Air fourni toujours < 70%

Air extérieur parfois > 80%

Alimentation naturelle (système A et C)

◘ Comment limiter le risque?

Conception, choix grille, entretien, etc.

65

RTO - OAR

Risque? Encrassement + humidité

(idem filtres…)

Quand? Si entretien NOK

Analyses microbiologiques (projet Optivent)

◘ Echantillons d’air:

Air fourni

Comparé à l’air extérieur

Moisissures et bactéries

Evaluation

Moisissures et bactéries?

◘ Sources de moississures Principalement extérieur

Normalement pas dans bâtiments (si pas de problème humidité)

◘ Sources de bactéries Surtout intérieur: occupants,

animaux, résidus alimentaires, …

◘ Grande variation des sources extérieures Environnement, saison, etc.

◘ Mais comparaisons air fourni/extérieur

Moisissures

Influence saisonnière / source = air extérieur

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Supply Indoor Outdoor

Mo

lds

x10³

CF

U/m

³

Printemps (n =9)

7 42 Average

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Supply Indoor Outdoor

Mo

lds

x10³

CF

U/m

³

Eté (n=3)

Average

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Supply Indoor Outdoor

Mo

lds

x10³

CF

U/m

³

Automne (n=17)

16 17 19 Average

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Supply Indoor Outdoor

Mo

lds

x10³

CF

U/m

³

Hiver (n=6)

37 Average

Moisissures – Système D

◘ Air fourni << Air extérieur

Pour grande majorité des cas

◘ Pas de source dans le système

◘ Mais plutôt une diminution

grâce aux filtres

◘ Néanmoins, exceptions

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

Supply air Indoor air Outdoor air

Mo

lds (

X 1

0 ³

CF

U/m

³)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0

Su

pp

ly (

X 1

0 ³

CF

U/m

³)

Outdoor (x10³ CFU/m³)

Moisissures – Système C

◘ Air fourni < Air extérieur

◘ Mais

Diminution moins forte que D

Corrélation fourni / extérieur

◘ Système C: pas de filtre!

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

Supply air Indoor air Outdoor air

Mo

lds (

x 1

0³

CF

U/m

³)

R² = 0,97

0,0

1,0

2,0

3,0

0,0 1,0 2,0 3,0 S

up

ply

(x 1

0³

CF

U/m

³)

Outdoor (x 10³ CFU/m³)

Bactéries – Système D

◘ Intérieur > Extérieur > Fourni

◘ Fourni << Extérieur

◘ Idem moisissures

Diminution grâce aux filtres

(associations de particules

et interactions électrostatiques)

◘ Source bactéries = intérieur

Environnement int + corps humain

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Supply air Indoor air Outdoor air

Bacte

ria (

X 1

0³

CF

U/m

³)

0,0

0,5

1,0

1,5

0,0 0,5 1,0 1,5 In

do

or

(x 1

0³

CF

U/m

³)

Supply(x 10³ CFU/m³)

Exception système D

◘ Evaluation

Conduits fortement encrassés

▪ Isolants, végétaux, débris, etc.

Conduits dans une partie d’un ancien toit avec débris de

matériaux problablement humides

Moisissures + odeurs

72

Exception système D

◘ Evaluation

Distance trop courte entre prise d’air et autres rejets

Certainement recirculation d’air rejeté

Moisissures + odeurs

73

Exception système D

◘ Evaluation

Impossible de nettoyer les conduits

▪ Clapets dans le toit plat

▪ Ne sont plus accessibles…

Moisissures + odeurs

74

Résumé analyses microbio Optivent

◘ Influence air extérieur = source moisissures

◘ Sources bactéries = intérieur (personnes, etc.)

◘ Système D

Filtres diminution moisissures et bactéries

Mais, exceptions… conception et entretien!

◘ Système C

Pas de filtre dépendant de l’air extérieur

◘ Plus d’info: article sur www.aivc.org

Sanitary aspects of domestic ventilation systems: An in situ study

J.Van Herreweghe, S. Caillou, M. Roger and K. Dinne

Emplacement prise d’air: exemples

◘ Mauvais exemples… Prise d’air! Rejet

Aération des eaux usées…

Conseils

Distance prise d’air – autres rejets

◘ Distance suffisante avec les autres rejets

Du même bâtiment

Et des bâtiments voisins!

◘ Types de rejets

Sorties de ventilation

Rejets de hotte, de séchoir, etc.

Evacuations des appareils de combustion

Aération des eaux usées

Etc.

Distance prise d’air: règle simplifiée

◘ Règle générale: prise d’air 2 m plus bas que tous les autres rejets (ventilation, hotte,

chauffage, etc.)

Sur une autre paroi si possible

◘ Exemple pratique Prise d’air dans une façade

Rejets en toiture

◘ Pour mazout et bois: Prévoir distance plus grande!

Distance prise d’air: calcul détaillé

◘ Calcul selon NBN EN 13779, annexe A.2.4

Formules pour différents cas typiques

Ex: en toiture, à la même hauteur

Autres cas: voir EN 13779 ou règle simplifiée

450 m³/h min 3.5m…

Distance “prise d’air” – autres rejets

◘ Aussi pour les

ouvertures d’alimentation naturelle

des systèmes A et C !

Ouvertures d’alimentation naturelles

Bon exemple

Emplacement prise d’air: autres conseils

◘ Loin des sources de pollution

Animaux, sol,… : min 0.7 m du sol

Parking, local poubelles, végétation, etc.

Trafic: choix d’une autre façade si possible

◘ Protection contre la pluie

Chapeau de protection

Vitesse d’air max 2 m/s (mais difficile…)

Filtration: pourquoi filtrer avec système D?

◘ Priorité = protection du système

Min classe G4 (classes selon EN 779)

Qualité et étanchéité du filtre: plus important que la classe!

◘ Bonus = améliorer la qualité de l’air neuf

But: filtrer les particules extérieures:

▪ PM10, PM2.5, pollen, moisissures, etc.

Seulement possible avec systèmes B et D

Pour atteindre cet objectif, l’enveloppe du bâtiment doit

aussi être bien étanche à l’air…

Choix des filtres: protection du système

◘ Attention à l’étanchéité du filtre et caisson de filtre

Eviter les filtres “chaussette”

Choisir une unité bien construite

pour éviter les fuites par “by-pass”

Filtre dans le mauvais sens

Mauvais filtre

conduits encrassés!

Choix des filtres: améliorer IAQ (Bonus)

◘ Idem: attention à l’étanchéité du filtre!

◘ Classe filtre

Classe F7

Et préfiltration G3 ou G4

◘ Exemples

Caisson supplémentaire

F7 après le groupe

Certains groupes sont couçus avec 2 filtres

Préfiltre G3 en conduit

Préfiltre G3 déposé directement sur le filtre

dans le groupe

Prise d’air extérieure = préfiltre?

◘ Treillis grossier

Gros débris: feuilles, etc

Empêche accès petits animaux

◘ Treillis fin?

Plutôt à éviter!

Encrassement très rapide

Perte de charge très élevée

(car surface beaucoup plus faible qu’un filtre…)

Encrassement sur chantier

◘ Protéger tous les composants

Pendant le transport ET stockage

Pendant le montage (autres travaux en cours)

◘ Ne pas utiliser la ventilation pour sécher le bâtiment

Entretien (par l’utilisateur)

◘ Filtres

A remplacer min 1 x par an, avant l’hiver

A nettoyer régulièrement

▪ Tous les 2-3 mois selon les cas

▪ Aspirer délicatement

Le groupe doit être facilement

accessible!

◘ Bouches

Très régulièrement

Facile à faire

par l’utilisateur

Entretien (par l’utilisateur)

◘ Ouvertures d’alimentation naturelle

Assez régulièrement, selon encrassement

Facile à faire par l’utilisateur

Entretien

◘ Echangeur Selon prescriptions du fabricant

Généralement dans un bain d’eau

◘ Ventilateurs Selon encrassement

Système C s’encrasse plus vite (pas de filtres)

◘ Conduits et caissons de distribution Tous les 9 ans environ si filtration efficace

Conduits d’évacuation (C et D) s’encrassent plus vite…

Trappe d’accès si + de 4 coudes ou si obstacle

Caissons de distribution accessibles!

Exemples d’encrassement des conduits Conduits Alimentation Conduits Evacuation

6 ans

9 ans

16 ans

horizontal vertical…

Entretien des conduits

◘ Principe

Système aspiration + filtration raccordé à 1 bouche

Brosse rotative via une autre bouche

Toutes les autres bouches sont scellées

92

Ce qu’il faut retenir de l’exposé

● La ventilation est nécessaire (et obligatoire)

pour assurer le renouvellement de l’air

● Le vrai danger = pas de ventilation!

● Un système bien conçu, bien installé et bien

entretenu n’est pas source de polluants

● Principaux conseils (outil de calcul disponible):

► Conception : débits, dimensionnement, prise d’air, etc.

► Installation : réglage et mesure des débits

► Utilisation

► Entretien : surtout filtres (échangeur et conduits à plus

long terme)

Pour en savoir plus

◘ Entretien des systèmes de ventilation

◘ Mesurer les débits de ventilation mécanique

◘ Aspects acoustiques liés à la ventilation mécanique

dans les habitations unifamiliales

◘ …

◘ www.cstc.be

◘ www.optivent.be

Articles CSTC

◘ Personnes impliquées au CSTC

Paul Van den Bossche, Samuel Caillou

Christophe Delmotte, Nicolas Heijmans, Xavier Kuborn, Philippe

Voordecker

Debby Wuyts, Joris Van Herreweghe, Karla Dinne, Marilyn Roger

Luk Vandaele, Xavier Loncour, Peter Wouters

Financé par la Guidance technologique Eco-construction et développement

durable de la Région de Bruxelles Capitale, subsidiée par Innoviris et

assurée par le CSTC.

95

Contact

Samuel CAILLOU

Chef adjoint de laboratoire

Laboratoire chauffage et ventilation, CSTC

: 02/655 77 97

E-mail : samuel.caillou@bbri.be