Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC), Ventilation Naturelle Réhabilitée (VNR) et climatisation.
Olivier, directeur du Pôle Qualité d’Air Intérieur nous partage son expertise.
De prime abord je me suis demandé pourquoi cette question ? Elle est presque un non-sens.
Je me suis ensuite dit que si la question m’a été posée c’est que certaines personnes ont eu une interrogation à ce sujet.
Quoi qu’il en soit la bonne nouvelle est que dans les trois cas de figures il y a un tronc commun qui est le vecteur air.
D’une manière très macro si nous devions rattacher ces trois spécificités aux métiers AVIpur nous intégrerions naturellement la VNR ainsi que la VMC aux métiers de la ventilation alors que la climatisation, elle, serait plutôt rattachée aux métiers du confort thermique.
VNR et VMC sont des acronymes. Voici leurs significations :
- VNR = Ventilation Naturelle Réhabilitée
- VMC = Ventilation Mécanique Contrôlée
Souvent la VNR est assimilée à l’ensemble des solutions proposées en réhabilitation. Il n’en est rien, c’est une solution à part entière. Nous reviendrons sur ce point un peu plus tard.
Il est dans un premier temps nécessaire de comprendre dans quel cas nous parlons de VMC et dans quel cas nous parlons de VNR ou tout autre solution.
Par rapport à notre sujet 3 grandes dates ont marqué l’histoire de la ventilation en France :
- Arrêté du 14/11/1958
- Arrêté du 22/10/1969
- Arrêté du 24/03/1982 modifié
Pour faire très simple, les bâtiments réalisés avant l’arrêté de mars 1982 étaient presque systématiquement équipés de systèmes de ventilation naturelle. Après l’arrêté de mars 1982 la ventilation mécanique contrôlée s’est imposée dans les bâtiments comme système de référence.
Mais pourquoi allez-vous me dire ? Que dit cet arrêté ?
L’arrêté définit les principes de fonctionnement et les exigences de la ventilation dans les logements.
Il décrit la notion du caractère « général et permanent » du système de ventilation, il précise le principe de balayage du logement (la circulation de l’air doit pouvoir se faire principalement par entrée d’air dans les pièces principales et sortie dans les pièces de service), ainsi que les débits nominaux et minimaux à respecter.
L’arrêté modificatif daté du 28 octobre 1983, ajoute les conditions permettant l’utilisation de dispositifs individuels de réglage et la modulation des débits de renouvellement d’air par un système de régulation automatique dans les logements.
L’arrêté du 24 mars 1982 définit les exigences relatives à la ventilation dans les logements.
Il précise le caractère général et permanent de la ventilation du logement.
Il décrit le principe du balayage avec :
- L’entrée d’air neuf dans les pièces principales (Séjour, Chambres, Bureau)
- Le transit de l’air dans les circulations intérieures
- La sortie d’air vicié dans les pièces de service (Cuisine, salle de bain, WC)
La notion de ventilation permanente et le respect de débit minimaux a donc propulsé la ventilation mécanique au rang de solution quasi unique.
La problématique de la ventilation naturelle est la suivante. Le tirage thermique est intimement lié à une formule mathématique implacable. Le tirage dépend avant tout de la hauteur ainsi que du delta de température entre l’air intérieur et l’air extérieur.
La formule mathématique est la suivante : tirage = 0.044 x h x (Tint – Text).
Cela signifie donc deux choses. Pour un delta de température donné, plus il y a de hauteur et plus il y a de tirage.
Si le delta de température est égal à 0 (c’est-à-dire si la température intérieure est égale à la température extérieure) il n’y a tout simplement plus de tirage puisque n’importe quel chiffre qui est multiplié par zéro sera par définition égal à zéro.
Si l’on souhaite être puriste il faudrait aussi intégrer la force du vent sur les façades ainsi que sur les toitures. Mais l’idée était de bien comprendre les principes fondamentaux qui régissent les mécaniques du tirage naturel.
De fait, avec la ventilation naturelle, le principe de ventilation permanente ne peut être garanti.
Revenons à nos deux premiers arrêtés. Il est également intéressant de connaître leurs principales caractéristiques.
Avant 1937, aucun texte n’émettait de dispositions concernant l’aération des logements. Les logements construits avant cette date peuvent donc ne comporter aucun dispositif spécifique de ventilation. Dans ce cas, l’aération s’effectue principalement par les défauts d’étanchéité et l’ouverture des fenêtres.
Le 1er avril 1937, le premier règlement sanitaire départemental impose la ventilation permanente du « cabinet d’aisances ».
L’arrêté de novembre 1958 a marqué une évolution majeure dans la construction des bâtiments.
La ventilation pièce par pièce pointe le bout de son nez. La ventilation peut se faire soit par l’ouverture des ouvrants soit par la mise en place d’un système de ventilation naturel. Nous retrouvons bien souvent ce type de ventilation dans les pièces techniques ou dites humides (cuisine, WC, salle de bain). La ventilation de chaque pièce est indépendante de celle des autres pièces. Ainsi et à titre d’exemple nous trouverons dans les WC une grille de ventilation haute (colonne extraction) et une grille de ventilation basse (colonne amenée d’air). Nous pouvons retrouver ce cas dans les salles de bain ou dans les cuisines. En cuisine nous pouvons aussi rencontrer une grille de ventilation haute (colonne extraction) et une grille de ventilation basse (en traversée de mur).
L’arrêté d’octobre 1969 marque lui son arrivée par l’imposition de mettre en place des systèmes de ventilation par balayage. Il est relatif à l’aération des logements (neufs) et a fixé le principe de la ventilation générale et permanente des logements, par ventilation naturelle par conduits à tirage naturel ou par ventilation mécanique. Dans les deux cas, les pièces principales doivent comporter des entrées d’air, et l’évacuation de l’air se fait dans les pièces de service (cuisine, salles d’eau, WC), l’air devant pouvoir circuler librement des pièces principales vers les pièces de service (attention au détalonnage des portes….). Très peu de ventilations mécaniques sont installées et la formule mathématique vue ci-avant fait toujours son effet.
L’arrêté de mars 1982 a lui conservé le principe de ventilation générale et permanente de l’arrêté du 22 octobre 1969 mais en a intégré une contrainte complémentaire en fixant des exigences de débits d’air extrait minimum et en autorisant la modulation des débits.
Avec l’arrêté de mars 1982 la VMC (ventilation mécanique contrôlée) s’est imposée comme système de référence. Pour faire très simple, il existe plusieurs systèmes de VMC.
- La VMC simple flux
- Autoréglable (bouches d’extractions auto, entrées d’air auto)
- Hygroréglable de type A (bouches d’extraction hygro, entrées d’air fixes ou auto)
- Hygroréglable de type B (bouches d’extraction hygro, entrées d’air hygro)
- La VMC double flux
- Autoréglable
- Hygroréglable
Les systèmes simples flux peuvent se décliner en solution gaz avec des éléments spécifiques. Les systèmes sont choisis en fonction des contraintes liées aux réglementations thermiques mais aussi en fonction des souhaits des clients et de leurs budgets.
Ces systèmes sont par définition tous motorisés. Pour le bon fonctionnement d’une installation il y a à minima 3 prérequis. Le système doit être bien étudié, bien installé et bien entretenu.
Mais revenons à notre VNR. Pourquoi parlons nous de VNR ?
Le gouvernement dans le cadre du Grenelle de l’environnement a poussé un plan ambitieux de réhabilitation dans les bâtiments et plus particulièrement ceux identifiés comme des passoires thermiques (mauvaise classification sur l’étiquette énergétique). De multiples subventions ont été mises en place pour inciter les propriétaires (privés et publics) à rénover leurs bâtiments d’habitation.
Ces actions ne datent pas d’hier puisque si nous devions hiérarchiser les faits tout cela part des accords de Kyoto ratifiés par les pays fortement industrialisés en 1997.
Pour rappel, à l’époque, ni la Chine ni les États Unis d’Amérique n’ont souhaité signer ces accords. Consécutivement aux accords de Kyoto une Directive Européenne (EPBD) sur la performance énergétique des bâtiments est validée et en découlera au niveau national le fameux plan climat.
Le 6 juillet au 25 octobre 2007, le Grenelle de l’environnement, initié par Jean-Louis Borloo, ministre d’État sous la présidence de Nicolas Sarkozy, rassemble État, collectivités locales, partenaires sociaux et ONG investies dans les questions environnementales.
A l’issue de ce grenelle des engagements majeurs sont pris dans six secteurs de prédilection.
- Le bâtiment et l’habitat : généralisation des normes de basse consommation dans les logements neufs et les bâtiment publics, mise en place de mesures incitatives pour la rénovation thermique des logements et bâtiments existants, etc.
- Les transports : construction de 2000 kilomètres de voies ferrées à grande vitesse, création d’un système de taxes favorisant les véhicules les moins polluants, mise en place d’une écotaxe kilométrique frappant les poids lourds sur le réseau routier.
- L’énergie : développement des énergies renouvelables pour atteindre 20% de la consommation d’énergie en 2020, interdiction dès 2010 des lampes à incandescence, étude pour la création d’une taxe basée sur la consommation en énergie des biens et services (taxe carbone).
- La santé : interdiction à la vente dès 2008 de matériaux de construction et de produits phytosanitaires (pour le traitement des plantes) contenant des substances probablement dangereuses, déclaration obligatoire de la présence de nanomatériaux dans les produits pour le grand public, mise en place d’un plan sur la qualité de l’air.
- L’agriculture : triplement de la part de l’agriculture biologique qui devrait atteindre 6% de la surface agricole utile en 2010, puis 20% en 2020, réduction de moitié de l’usage des pesticides, adoption d’une loi permettant de régler la coexistence entre les OGM et les autres cultures.
- La biodiversité : création d’une « trame verte » reliant les espaces naturels, pour permettre à la faune et à la flore de vivre et circuler sur tout le territoire, trame opposable aux nouveaux projets d’aménagement.
Une fois que nous nous sommes dit cela nous pouvons refaire un focus sur la partie qui nous concerne : le bâtiment et l’habitat.
La rénovation thermique est au cœur de l’ensemble des débats.
Le secteur du bâtiment en France représente 43% des consommations énergétiques annuelles et 23% des émissions de gaz à effet de serre.
Quatre actions majeures vont jalonner la rénovation des passoires thermiques. L’isolation des bâtiments, le remplacement des menuiseries, la mise en place de systèmes de ventilation efficaces au sein de ces bâtiments et éventuellement le remplacement des systèmes de chauffage et de production d’ECS.
L’objectif central au travers de multiples actions est de diviser par 4 les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050.
La ventilation occupe donc une place très importante. Lorsque les bâtiments vont être isolés et que nous aurons remplacé les menuiseries, ce dernier sera bien plus étanche que par le passé. Si il n’est pas correctement ventilé nous risquons d’avoir des problèmes de condensation, de développement des moisissures et des problèmes de qualité d’air dans les logements.
C’est là que nous intervenons, nous devenons les docteurs du bâtiment. Comme pour un malade un bâtiment sera traité avec la solution adéquate en fonction de la problématique rencontrée. Les anciens bâtiments d’habitation étaient pourvus de conduits de ventilation maçonnés. Les conduits les plus souvent rencontrés sont les conduits shunts, les boisseaux individuels ou encore les conduits Alsace.
De multiples solutions s’offrent à nous dont la VNR. Quatre grandes solutions cohabitent et peuvent être choisies en fonction des configurations de bâtiments rencontrées :
- La VNR (ventilation naturelle réhabilitée)
- La VNA (ventilation naturelle assistée)
- La ventilation hybride
- La ventilation basse pression
La VNR reste un système à tirage naturel bien souvent agrémenté de bouches et d’entrées d’air hygroréglables qui permettent d’optimiser la solution.
La VNA reprend les bases de fonctionnement de la VNR tout en étant assistée par une solution mécanique ponctuelle qui l’aidera à maintenir le tirage en fonction du tirage et donc le delta de température dans le conduit.
On parle de ventilation hybride lorsqu’au sein d’un même bâtiment un système de ventilation naturel cohabite avec un système de ventilation mécanique. La ventilation hybride permet d’utiliser au maximum les forces motrices de la nature pour la circulation de l’air et donc de réduire au minimum les consommations électriques des ventilateurs associés. Elle couple les avantages de la ventilation naturelle ainsi que celles de la ventilation mécanique. Un système de gestion intelligent permet le passage du mode naturel au mode mécanique à l’aide de sonde(s) (température en règle générale, capteurs éoliens, autres..).
Enfin la dernière solution envisageable est la ventilation basse pression. La solution basse pression dans son principe s’apparente à la VMC. En revanche, les caissons, les bouches ainsi que les entrées d’air sont calibrés pour fonctionner en basse pression.
À titre d’exemple là ou en VMC nous allons retrouver des caissons avec des pressions de l’ordre de 200 pascals en basse pression nous allons plafonner à 30 pascals. La basse pression est utilisée en réhabilitation car les conduits maçonnés sont dans la majorité des cas réutilisés. Ces conduits ne sont pas parfaitement étanches. Aussi pour éviter les débits de fuites au maximum et ne pas créer des débits complémentaires non souhaités, la basse pression est une excellente solution.
Nous avons fait le point sur la VMC ainsi que sur la VNR. Nous pouvons maintenant nous concentrer sur les systèmes de climatisation.
La ventilation est un système qui permet de maintenir une bonne qualité d’air dans les logements ou les bâtiments tertiaires.
Le renouvellement d’air est primordial pour maintenir une bonne qualité d’air intérieure. Si nous devions faire l’amalgame avec le corps humain, nous pourrions dire que le système de ventilation est le poumon du bâtiment.
Le système de climatisation lui permet de réguler, modifier ou contrôler les conditions climatiques d’un logement, d’un bureau, etc.
Comme un réfrigérateur, un climatiseur à détente directe fait d’un côté du chaud et de l’autre côté du froid.
La majorité des systèmes sont réversibles ce qui permet en fonction de la saison de faire soit du chaud soit du froid dans le logement.
Les climatiseurs fonctionnent en général sur le vecteur air et sont équipés de filtres qui doivent être régulièrement contrôlés et entretenus.
Un filtre non entretenu va impacter directement la performance du climatiseur et ne jouera par définition plus son rôle de filtre. Un filtre sale sur un climatiseur peut être un vecteur de propagation d’allergies voir de maladie.
Plus largement un climatiseur mal entretenu peut générer de nombreux désagréments comme de la surconsommation, des odeurs, des allergies, des nuisances sonores. La qualité de l’air dans un local dans lequel est installé un climatiseur est directement liée au bon entretien de ce dernier.
Comme pour tout un climatiseur qui sera bien entretenu bénéficiera d’une meilleure longévité et aura moins de risque de tomber en panne.
Il existe pour les climatiseurs à détente directe de nombreuses solutions. Des climatiseurs monoblocs, des climatiseurs split (mono, multi), le fixe mural ou cassette, le gainable, le climatiseur mobile, etc. etc. Il en existe en fait presque pour toutes les configurations et savent s’adapter à toutes les problématiques d’installations.
Il existe également des solutions intégrées comme des PAC air/air qui se fondent dans la structure du bâtiment.
Ces solutions sont installées en neuf mais aussi en rénovation lorsque cela est possible et permettent de faire bénéficier à leur propriétaire de belles performances thermique, acoustique, d’une faible consommation d’énergie et d’un rendu esthétique sans égal. Ces derniers systèmes si ils sont bien dimensionnés sont en plus silencieux. Il est également possible d’intégrer la production d’ECS ce qui permet d’optimiser davantage la consommation du logement traité. Ces solutions sont aujourd’hui destinées à l’habitat (maison individuelle ou appartement).
Enfin, sur les bâtiments tertiaires il est possible de coupler la ventilation avec la climatisation. Nous parlons là de bâtiments équipés de centrales de traitement d’air elles même équipées de batteries chaude et ou froide à détente directe ou à eau chaude ou eau glacée.
Dans ce dernier cas, l’eau chaude ou l’eau glacée est bien souvent produite par une ou des PAC (pompe à chaleur) air eau ou eau eau.
Ces centrales de traitement d’air permettent en plus de filtrer l’air entrant dans le bâtiment et éventuellement de l’humidifier ou de le déshumidifier.
Les solutions les plus performantes permettent en plus de piloter et de gérer la qualité d’air à l’intérieur des locaux. Nous sommes là sur des solutions bien plus complexes et sophistiquées et elles feront peut-être l’objet d’une future newsletter.
Olivier SCHAFFERT