Les systèmes de ventilation naturelle et mécanique dans votre habitat

Francis Gendron, cofondateur de Solution ERA et formateur pour le Certificat en design de bâtiment écologique, présente les différents systèmes de ventilation passive (naturelle) et active (mécanique), dans le cadre de la conception d’un habitat écologique à construire ou à rénover.

Systèmes de ventilation naturelle et mécanique, que choisir?

La ventilation passive a pour caractéristique de ne dépendre d’aucun système mécanique. Si, par le passé, cette technique pour assurer la circulation de l’air était la seule disponible, elle est aujourd’hui moins communément utilisée.
La raison pour laquelle la ventilation mécanique tend à être privilégiée de nos jours, est que l’on tend davantage à focaliser sur la performance de l’échange d’air dans les bâtiments. Toutefois, des fenêtres ouvrables et stratégiquement disposées peuvent servir de systèmes de ventilation naturelle très efficace.
Pour cette raison, les concepteurs d’habitats construits en matériaux sains tendent généralement à privilégier cette approche plus naturelle afin de diminuer l’usage de l’échangeur d’air mécanique, exigé aujourd’hui par le code du bâtiment dans toutes les nouvelles constructions. Quelle en est la raison?
André Fauteux, grand spécialiste québécois de la santé dans l’habitat, présente dans sa conférence au Certificat certaines problématiques importantes liées aux échangeurs d’airs. Ceux-ci fonctionnent telle une paille unique permettant au bâtiment, dont l’enveloppe est étanche, d’effectuer l’échange d’air vital avec l’extérieur. Si, toutefois, ce système n’est pas adéquatement installé, ou s’il ne filtre pas l’air efficacement, il devient alors une source de pollution affectant la santé respiratoire des occupants.
Les statistiques démontrent qu’il n’y a pas si longtemps, 50% des échangeurs d’air étaient mal installés ou ne fonctionnaient pas adéquatement, créant ainsi une qualité d’air inférieure aux exigences de base. Aujourd’hui, les modèles d’échangeurs d’air avec des tuyaux rigides permettent d’atteindre des standards de qualité d’air plus adéquats. Ceux-ci peuvent en effet être nettoyés plus aisément que les tuyaux flexibles, en plus d’être équipés de filtres efficaces pour améliorer leur rendement.
En revanche, comme le souligne Francis, pour viser plus de résilience dans son habitat, le fait d’intégrer à sa conception des systèmes de ventilation passives (naturelles) complémentaire au système mécanique obligatoire, permet de s’offrir une alternative en cas de problème avec l’équipement mécanique, que ce soit pour des raisons de malfonction ou en cas de pannes électriques.

La ventilation passive (naturelle)

1. Circulation d’air par les fenêtres

Pour s’assurer d’avoir un échange d’air naturel et efficace, la disposition stratégique de fenêtres ouvrables dans l’habitat est une option simple et très viable. Dans la mesure où deux d’entre elles se font face sur une distance relativement rapprochée, ceci permet de créer une circulation aisée de la brise ainsi qu’un appel d’air.
Ce dernier résulte naturellement des différences de température entre l’air intérieur du bâtiment et l’air extérieur. En ouvrant les fenêtres le soir et la nuit, en période estivale, l’air chaud de l’intérieur tendra à s’échapper de l’habitat alors que l’air frais de l’extérieur sera amené à le remplacer.
Ce système simple peut être conçu sur un même étage, sur deux étages ou bien grâce à deux ouvertures situées en haut et en bas d’une même cage d’escalier. Il est particulièrement efficace dans des habitats à aire ouverte, tels les lofts. Une bonne conception vous permettra de disposer les fenêtres ouvrables ou fixes dans les lieux les plus stratégiques.

2. La fraîcheur diffusée par la masse thermique

La présence d’une masse thermique dans l’habitat permet d’emmagasiner, pendant les périodes les plus chaudes de l’année, l’air nocturne beaucoup plus frais. Une fois les fenêtres refermées au matin, cette masse, de par sa nature dense, diffuse lentement la fraîcheur dans le bâtiment durant les journées torrides.
Ce type de climatisation naturelle est une stratégie efficace employée par Luc Muyldermans afin d’assurer un un bon fonctionnement du système d’aération de la maison et de la serre passive, qui lui est adjacente, à l’année.

3. Les cheminées solaires

La cheminée solaire est également une stratégie permettant de ventiler un serre, qui génère toujours un surplus d’air chaud. Si une thermopompe vous permet de transformer ce surplus en eau chaude, en l’absence d’un tel système, cet air doit être évacué à l’extérieur de la serre pour éviter les surchauffes.
Pour que l’air chaud s’échappe efficacement par l’ouverture au sommet de la cheminée, il est important que cette extrémité se situe au niveau de la toiture, en hauteur. Ainsi, lorsque l’air chaud s’échappe, il crée un phénomène de succion qui attire l’air frais extérieur par le biais d’ouvertures pratiquées dans la partie inférieure du bâtiment, que ce soit des fenêtres ou des portes ouvertes.
La création de cet appel d’air naturel, qui crée une circulation à travers tout l’habitat, est également une stratégie utilisée dans les bâtiments « Earthships », où l’on évite la surchauffe dans la serre grâce à l’ouverture de valves dans la partie supérieure de l’habitat.
Francis souligne toutefois qu’il est important de ne pas ouvrir en continu la porte qui sépare une serre adjacente à l’habitat, étant donné que l’air chaud et humide dans la serre ne doit pas pénétrer en trop grande quantité dans l’espace de vie. En effet, si les plantes ont besoin d’un environnement chaud et humide (70% à 80% d’humidité), celui-ci ne convient pas entièrement au confort des humains (qui se situe davantage aux alentours de 40% à 60% maximum).
De plus, un niveau trop important d’humidité dans l’habitat peut générer de la moisissure. Une cheminée solaire permet d’évacuer efficacement ce surplus d’air chaud et humide de la serre vers l’extérieur plutôt qu’il ne s’infiltre naturellement en grande quantité dans la partie habitée du bâtiment.

La ventilation active (mécanique)

1. Le ventilateur récupérateur de chaleur (VRC)

L’échangeur d’air est donc devenu obligatoire selon le code du bâtiment pour les nouvelles constructions québécoise. Ce dernier fonctionne, comme nous l’avons expliqué plus haut, à la façon d’une paille qui permet d’effectuer un échange d’air entre l’habitat, à l’enveloppe étanche, et l’extérieur.
Si une fenêtre ouverte permet une circulation d’air, il se produit toutefois une perte d’énergie, puisque l’air chaud de l’intérieur s’échappera du bâtiment pour être remplacé par l’air frais extérieur. L’avantage du VRC est que celui-ci permet de transférer la chaleur de l’air sortant à l’air entrant, afin d’éviter toutes pertes énergétiques, qui à la longue peuvent s’avérer coûteuses.
Afin de faire circuler l’air dans toutes les pièces du bâtiment, les VRC peuvent être équipés d’une tuyauterie d’aération flexible ou de tuyaux rigides. Un des problèmes majeurs avec les tuyaux flexibles est qu’ils sont peu aisés à nettoyer adéquatement. Ceci oblige, en dernier recourt, à dépendre de filtres efficaces afin d’éviter une qualité d’air médiocre ou même polluante pour les occupants.
Si vous vous apprêtez à faire l’achat d’un VRC neuf, Francis souligne que l’investissement un peu plus coûteux, mais stratégique, d’un VRC dont la tuyauterie est rigide, vous assure une qualité d’air plus fiable. De plus, ces types de tuyauterie offrent un nettoyage plus aisé en plus d’être également équipés de filtres optimums.

2. L’échangeur d’air « Lunos »

Une récente technologie, appelée « Lunos », communément utilisée en Europe depuis plus longtemps, a été acceptée depuis plus d’un an dans le code du bâtiment du Québec. Plusieurs experts du Certificat en font mention dans leurs formations, puisqu’ils en ont fait l’essai récemment et se prononcent sur sa performance. Toutefois, seul le temps pourra confirmer l’efficacité de cette technologie sur le plus long terme.
Un des nombreux avantages du « Lunos » est qu’il est inséré directement dans le mur, ce qui évite tout problème potentiel lié à la tuyauterie, que ce soit sur le plan du fonctionnement ou de l’entretien de celle-ci. Le « Lunos » peut être commandé pour correspondre à la largeur précise de votre mur et il est très discret, autant sur le plan de l’apparence que du bruit, puisqu’il est très silencieux.
Ce système fonctionne selon le principe de la masse thermique. L’air chaud de l’intérieur du bâtiment est expulsé par un petit ventilateur et traverse une pastille de céramique, et ce, durant une période de 70 secondes. La pastille de céramique joue le rôle de masse thermique en capturant la chaleur de l’air sortant pour la diffuser à l’air frais entrant dans les 70 secondes suivantes, par le biais d’un changement de rotation du ventilateur en direction opposée.
Dans un grand nombre de projets de conception de maisons écologiques saines et naturelles, les futurs occupants aimeraient pouvoir se passer d’un échangeur d’air pour éviter les risques énoncés plus hauts. Donc, même dans le cas d’une maison en chanvre, en ballots de paille ou en briques de terre crue, qui sont des matériaux perspirants (permettant un échange d’air efficace sur le plan gazeux), puisqu’un système mécanique est exigé par le code du bâtiment, la technologie « Lunos » est devenue une alternative viable pour plusieurs.
Pour effectuer un comparatif des coût, le cœur d’un VRC standard est plus dispendieux. Cependant, l’utilisation d’une tuyauterie qui est présente dans tout l’habitat permet de créer un échange d’air dans l’ensemble du bâtiment à un coût globalement raisonnable.
De son côté, la paire de « Lunos » est beaucoup moins coûteuse. En revanche, à chaque ajout de pièce dans l’habitat, une paire supplémentaire doit être installée, ce qui au total peut constituer un investissement plus dispendieux pour des bâtiments aux pièces multiples.
Les « Lunos » peuvent être achetés en paires, pour permettre un échange d’air et une récupération de chaleur sur une période de 70 secondes dans chaque sens. Sinon, ils peuvent également être achetés à l’unité (un peu plus dispendieux) et sont alors conçus pour effectuer cette double fonction à partir d’une seule pièce interne (la salle de bain, par exemple).
Une seule paire de « Lunos » permet d’assurer l’échange d’air dans une pièce fermée ou même plusieurs, dans la mesure où la porte qui les sépare n’est pas scellée de façon hermétique et que la surface couverte par ces pièces ne dépasse pas 600 pieds carrés.
Dans le cas de la ventilation d’un bâtiment de 1 200 pieds carrés, l’achat de deux paires de « Lunos » demeure un investissement viable. Toutefois, si l’habitat offre une surface de 3 000 pieds carrés, le système de VRC standard est alors moins dispendieux pour assurer l’échange d’air dans une telle surface.
Le système de « Lunos » est très performant pour tous les types d’habitats écologiques, comme le démontre la présentation de Luc Muyldermans dans le cadre du Certificat. Toutefois, il est important de noter que cet échangeur d’air ne peut convenir à un habitat conçu pour une très haute performance énergétique, telle que celle exigée par la certification Passivhaus.
Si le design vous passionne et que vous désirez en apprendre davantage sur des stratégies judicieuses pour investir à long terme dans des matériaux, des techniques et des systèmes efficaces, futés, performants et respectueux de l’environnement, suivez le lien au Certificat en design de bâtiment écologique!