• La qualité de l’air intérieur (QAI) est-elle meilleure qu’à l’extérieur ?
• Pourquoi ventiler ?
• La pollution de l’air : une cause majeure de mortalité
• Les polluants intérieurs : l’impact sur la santé
• Les principaux polluants et leur impact sur la santé
• L’incidence des pathologies de l’humidité sur la santé et les consommations énergétiques
• Les principaux systèmes de ventilation : les + les –
• Les normes de la qualité de l’air intérieur, leur taux de renouvellement horaire, selon les volumes, les individus, les activités
• La technologie, le dimensionnement, les choix des systèmes selon les cas

 

 

La qualité de l’air intérieur (QAI) est-elle meilleure qu’à l’extérieur ?

Non, la qualité de l’air intérieur est largement moins bonne que celle de l’air extérieur. Les raisons majeures de cette pollution intérieure sont : le CO₂ issu principalement de la respiration humaine et l’indice de confinement dans les pièces, bureaux, etc. Ce dernier se mesure en particules par millions (ppm) ; l’air extérieur contient en moyenne 400 à 500 ppm de CO₂, alors qu’à l’intérieur les taux sont, généralement, largement plus élevés.

La norme à ne pas dépasser est de 1 100 ppm. Il est très fréquent que cette norme soit dépassée, même jusqu’à 7 000 ppm (rarement). Si l’on ajoute tous les polluants ménagers et industriels (voir tableau ci-après), aérer est absolument impératif pour évacuer l’air vicié et le remplacer par de l’air extérieur.

Le CO₂ (gaz carbonique ou dioxyde de carbone) est issu de la combustion des énergies fossiles, mais surtout, dans nos foyers, de la respiration humaine. Un être humain de taille moyenne au repos produit en moyenne au calme 180 ppm de CO₂/heure. Attention, c’est aussi proportionnel au poids de l’individu. Un enfant au repos produit environ 140 ppm de CO₂/heure. En forte activité, on peut multiplier ces taux par 10.

IMPORTANT : La mauvaise qualité de l’air est une des causes majeures de mortalité en France. Elle est aussi importante que celle liée à l’alcool (40 000 décès annuels selon Santé Publique France). Soit 10 fois plus que les accidents de la route ! 1 414 décès pour la mortalité routière en 2021, donc cela ne correspond pas.

Les principaux polluants rencontrés dans l’habitat et leurs impacts sur la santé

Répartition des polluants à l’intérieur et à l’extérieur des bâtiments

Sur le schéma ci-dessus, on peut constater qu’une grande majorité des polluants sont issus de l’intérieur de l’habitat et non de l’extérieur.

Dans ce sens, il convient d’extraire l’air vicié et de le remplacer par de l’air neuf. L’idéal serait d’avoir des filtres sur l’air entrant (seulement certaines ventilations mécaniques par insufflation et ventilations à double flux en sont munies).

 

Un autre polluant majeur : l’humidité

Non seulement un taux élevé d’humidité est nocif à la santé, mais également au porte-monnaie. En effet, un matériau humide peut être jusqu’à 50 fois plus déperditif qu’un matériau sec puisque l’eau est un excellent conducteur thermique.

Si le mur est humide, il devient conducteur. S’il est conducteur, il devient déperditif et les factures d’énergie augmentent considérablement, voire, dans certains cas, atteignent un coût prohibitif.

Attention : lors d’une rénovation énergétique, le changement des menuiseries impose impérativement l’installation d’une ventilation mécanique, car au plus le bâti est étanche à l’air, au plus les polluants et l’humidité s’accumulent dans les pièces.

Ci-dessous la courbe ou diagramme de Mollier. Seule la partie bleue au centre est conforme à une bonne qualité de l’air intérieur.

Selon les températures, la bonne hygrométrie de l’air se situe entre 35 et 55 %.

Ci-dessous quelques exemples de pathologies liées à un défaut de ventilation dans les logements, bureaux, etc.

Ne pas confondre l’hygrométrie relative de l’air, qui représente la teneur de l’air en vapeur d’eau en %, et l’humidité d’un matériau qui représente sa teneur en eau réelle également en %.

Les conséquences d’un défaut de ventilation sont à l’origine de l’apparition de moisissures et champignons, ayant d’importantes répercussions sur la santé des usagers, mais aussi du bâtiment lui-même. 

Les principales pathologies relevées sont de graves affections des voies respiratoires, allergies et pathologies pulmonaires, tout particulièrement pour les personnes présentant des comorbidités.

Il est à souligner qu’une ventilation conforme prémunit les usagers contre tout type de contaminations microbiennes par contagion, notamment dans la progression fulgurante de la Covid-19.

La migration hygrométrique dans le bâti

Bon à savoir : comme tous les matériaux, l’air se dilate à la chaleur. Ainsi, la pression de l’air sera plus importante dans une maison chauffée à 20 °C qu’à l’extérieur, où l’air est à 5 °C. Il existe une règle élémentaire de physique : les pressions cherchent toujours à s’équilibrer ; l’équilibrage se fait de la haute pression vers la basse pression. Par exemple : en cas de crevaison, l’air d’un pneu de voiture s’échappe pour se mettre à la même pression qu’à l’extérieur, donc le pneu se vide.

Ainsi, l’activité humaine dans l’habitat : respiration, cuisine, douches, bains, etc. sont des sources importantes de vapeur d’eau. L’air intérieur chargé de vapeur d’eau et en haute pression cherche à s’échapper par tout point de porosité du bâti (flèches orange). Quand il traverse un mur isolé, à l’instant où l’air rencontre une paroi froide, il y a changement d’état (de vapeur d’eau à gouttes d’eau) ; c’est ce qu’on appelle la condensation. Ces gouttes d’eau imprègnent les isolants et les dégradent profondément en transformant leurs propriétés isolantes en éléments conducteurs thermiques.

Il a été observé qu’en moyenne un isolant d’origine minérale perd en performance jusqu’à 2,3 fois le taux d’humidité mesuré. Par exemple, un isolant contenant 15 % d’humidité perd 15 % x 2,3 = 34,5 % de ses performances isolantes.

Depuis toujours, quand un mur en pierre est revêtu de ciment, on remarque que le ciment se décroche par plaques. À l’origine, on pensait que c’était la pluie qui dégradait le bâti et l’on posait des revêtements de plus en plus étanches, ce qui ne faisait qu’aggraver la situation.

N’oubliez jamais que ce n’est pas l’eau qui rentre, mais l’humidité qui s’échappe. Un enduit extérieur doit laisser s’échapper l’humidité OU BIEN celle-ci doit être régulée par une ventilation mécanique équilibrant les pressions.

En résumé : 

• Nous avons vu précédemment les pathologies humaines liées à un habitat trop humide, comme des soucis respiratoires, irritation des bronches, allergies aux champignons, etc.
• L’humidité crée aussi des pathologies sur l’habitat.
• L’eau est un excellent conducteur thermique. La différence de conduction thermique entre un mur sec et un mur humide peut être de 1 à 50.
• 2 facteurs sont à prendre en considération : l’humidité de l’air (hygrométrie relative) et le taux d’eau contenu dans la matière (humidité réelle).
• L’humidité réelle peut être causée par différents facteurs d’ordre structurel. Il convient donc d’en rechercher l’origine et de la régler sans tarder.
• L’hygrométrie relative est la quantité de particules en suspension dans l’air. Elle doit se situer entre 35 et 55 % pour un air de bonne qualité (voir le diagramme de Mollier). Cette hygrométrie, généralement humaine et domestique, se régule par le renouvellement de l’air intérieur grâce à une bonne ventilation bien dimensionnée.
• N’oubliez pas que les isolants hygrosensibles se dégradent très vite et perdent une grande partie de leurs performances s’ils sont humides (généralement, les isolants d’origine minérale).

 

Focus sur les différents systèmes de renouvellement de l’air intérieur

 

L’aération par l’ouverture régulière des fenêtres reste une des solutions les plus efficaces. Bien entendu, c’est assez contraignant. Attention, le temps d’ouverture ne doit pas être supérieur à 10 minutes à la fois car il faut éviter de refroidir la masse thermique de la pièce, qui consommerait de l’énergie pour se remettre en température.

La ventilation haute et basse dans les pièces humides est un vieux système qui n’est plus d’actualité. C’est énergivore, peu efficace pour les montées de CO₂ dans les pièces à vivre. Attention, lors d’une isolation thermique par l’extérieur avec remplacement des menuiseries, ces bouches de ventilation avaient été condamnées. Dès que les usagers faisaient la cuisine, prenaient une douche, le sol était couvert d’eau. J’ai dû déclarer l’immeuble insalubre et obliger le bailleur à installer une ventilation conforme.

La ventilation simple flux de base et hygro A est une solution très économique, facile à mettre en œuvre et à dimensionner : on aspire l’air vicié dans les pièces humides, créant ainsi une dépression ; l’air neuf rentre à travers les ouvertures dans les fenêtres. Si les fenêtres ne sont pas munies d’entrées d’air neuf, il existe des manches à air « passe-mur » qui peuvent remédier à ce défaut.

Il faut également impérativement détalonner les portes d’un minimum de 15 à 20 mm pour permettre un balayage complet du logement. Et cela quel que soit le type de ventilation utilisé.

Surtout ne jamais obstruer les entrées d’air neuf, cela pourrait créer des désordres comme vider les siphons de douche ou baignoire et être à l’origine d’odeurs d’égout très désagréables.

Bouche d’air neuf « passe-mur »

Bouche plein débit et réglable

 

La VMI ou ventilation mécanique par insufflation : celle-ci fonctionne à l’inverse d’une ventilation type VMC puisque l’on injecte de l’air neuf dans le logement, dans les pièces à vivre, généralement en un point central, mettant ainsi le logement en surpression. L’air vicié s’évacue normalement par les grilles prévues dans les pièces humides. Quelques avantages : l’air neuf peut être filtré, d’où une bonne qualité d’air. Celui-ci peut également être réchauffé en entrant, donnant une sensation de confort et, dans certains cas, être asservi à un détecteur de CO₂, qui augmente les débits quand des seuils élevés sont atteints.

Attention, pour plus d’efficacité énergétique, le caisson d’insufflation doit être bien isolé ou placé dans le volume chauffé.

 

La VMC hygroréglable type hygro B est issue d’une super idée pour faire des économies d’énergie, à savoir être asservie à un détecteur d’humidité dans les bouches d’aspiration, modifiant ainsi les débits en cas d’absence.

Pas facile à dire ni à écrire, mais ce système ne me convient pas, pour plusieurs raisons. Imaginez la famille dans le coin repas, ou les enfants et parents dans les chambres et personne dans les pièces humides. La ventilation se met au ralenti, quasi à l’arrêt, et là on note des élévations de CO₂ importantes. De plus, le système hygroréglable dans les bouches d’aspiration est alimenté par des piles qu’il faut changer souvent, faute de quoi les bouches restent fermées. Le dernier point est le débit (la section des bouches) insuffisant, débit qui est incompatible avec la loi du 24 mars 1982 ou encore avec les directives du ministère de la Santé à 18 m³/heure par personne, encore moins avec celles du ministère du Travail à 25 m³/heure par salarié. Il est donc important que les fabricants se mettent sur la planche à dessin pour parfaire cette bonne idée.

Dans ce sens, pour que ce système soit aussi bon que l’idée de base, il faudrait : 

• Asservir le débit à un détecteur de CO₂.
• Alimenter électriquement les bouches par le secteur.
• Et surtout augmenter le débit des bouches trop petites et en créer des plus grandes.

 

Dans ce cas, on travaille en m³/heure : 0,04 m x 0,06 m = 0,0024 m³/seconde, soit x 3 600 = 8,64 m³/h. Pour une vitesse de 1 mètre/seconde au débit maximal de confort à 3 m/s, cela fait 8,64 x 3 = 25,93 m³/heure. Si je dois passer 90 m³/heure, la vitesse serait de 90/8,64 = 10,41 m/s. L’erreur est de prendre la section de la gaine dans les calculs et non celle de la bouche.

Sans les bouches, les débits sont corrects, ce qui prouve que le moteur est bien dimensionné, mais que l’étroitesse des bouches d’extraction nuit au bon fonctionnement de l’équipement.

Conclusion : redimensionnez les bouches et asservissez les moteurs à un détecteur de CO₂, et nous avons un excellent produit.

 

 

La ventilation à double flux

C’est aujourd’hui le système le plus abouti et le plus économe à l’usage. Pourquoi ? À la différence d’une VMC traditionnelle, la ventilation à double flux est équipée d’un échangeur qui réchauffe l’air entrant (air neuf) par conduction avec l’air extrait (air vicié) ; pas de prise d’air dans les menuiseries. Bien qu’il s’agisse d’un équipement plus coûteux, il est préférable d’utiliser des produits de bonne qualité, faute de quoi le retour sur investissement ne serait pas atteint.

 

ATTENTION : vous verrez sur Internet des systèmes à double flux installés dans les combles. C’est ABSOLUMENT déconseillé sous peine de résultats médiocres, voire négatifs, comme insuffler de l’air froid l’hiver et de l’air chaud l’été.

C’est facile à comprendre : l’air est un très mauvais conducteur thermique, qui a la propriété de se mettre quasi instantanément à la température du contenant (les gaines).

Le petit manuel conseille d’aspirer dans les pièces humides (cuisine, salle d’eau, salle de bains, WC, buanderie, cellier, etc.) et de souffler dans les pièces à vivre (chambres, salon, séjour, bureau, etc.). Certaines marques proposent des produits asservis à des détecteurs présence CO₂ hygro, etc.

On peut aussi améliorer le rendement de l’échangeur thermique en aspirant également dans les pièces à vivre, par exemple au-dessus d’un poêle à bois ou d’un radiateur, et on peut avoir, dans certains cas, un rendement supérieur à 100 % quand c’est bien pensé.

On peut également rencontrer des systèmes avec une pompe à chaleur réversible intégrée. Dans ce cas, le chauffage peut se faire par la ventilation si l’enveloppe thermique du bâti est d’une grande sobriété énergétique. Des marques comme MyDatec, Zehnder sont à la pointe du développement dans ce procédé.

 

Côté réglementation :

• Dans l’habitat, 0,4 volume/heure a minima ou respect de la loi de 82 : arrêté du 24 mars 1982 relatif à l’aération des logements
• Bureaux individuels : selon le code du travail 25 m³/h par personne
• Bureaux collectifs : entre 0,70 et 1 volume/heure ou 25 m³/h par personne
• Crèches, écoles primaires, etc. (recevant des enfants de moins de 6 ans) : 1,5 volume/heure a minima ou 15 m³/h par enfant et 18 par accompagnant
• Espaces collectifs, salles des fêtes, spectacles, etc. : 1,5 volume/heure a minima ou 18 m³/h par personne selon le règlement sanitaire du ministère de la Santé

 

Le seul texte officiel est l’arrêté du 24 mars 1982. Celui-ci, bien que moyennement abouti, est le seul document juridique en vigueur encore à ce jour.

Voici ci-dessous un extrait des recommandations.

Source Légifrance

Les dispositifs de ventilation, qu’ils soient mécaniques ou à fonctionnement naturel, doivent être tels que les exigences de débit extrait, définies ci-dessous, soient satisfaites dans les conditions climatiques moyennes d’hiver.

Les débits extraits dans chaque pièce de service doivent pouvoir atteindre, simultanément ou non, les valeurs données dans le tableau ci-après en fonction du nombre de pièces principales du logement :

Dans les logements ne comportant qu’une pièce principale, la salle de bains ou de douche et le cabinet d’aisance peuvent avoir, s’ils sont contigus, une sortie d’air commune située dans le cabinet d’aisance. Le débit d’extraction à prendre en compte est de 15 m³ par heure.

En cas d’absence de cloison entre la salle de séjour et une chambre, la pièce unique ainsi créée est assimilée à deux pièces principales.

Si, de construction, une hotte est raccordée à l’extraction de la cuisine, un débit plus faible est admis. Il est déterminé en fonction de l’efficacité de la hotte, suivant des modalités approuvées par le ministre chargé de la construction et de l’habitation et le ministre chargé de la santé.

Des cabinets d’aisance sont considérés comme multiples s’il en existe au moins deux dans le logement, même si l’un d’entre eux est situé dans une salle d’eau.

 

Calculer sa ventilation

Soit a minima 40 % du volume total du logement par heure. 

Soit respecter la loi de 82 ci-dessus. Par exemple, pour un 3 pièces avec salle de bains, WC séparés et cellier avec point d’eau, machine à laver : 105 + 30 +15 + 15, soit 165 m³/heure. À ce jour, on considère que c’est un peu excessif, les bons usages seraient plus ci-dessous.

Si l’on considère 40 % du volume total un T3 de 80 m² hauteur sous plafond (HSP) 2,50 m = 200 m³ à renouveler, il manque quelque chose ici pour comprendre 80 m³/heure.

Si l’on considère les recommandations du ministère de la Santé : 4 personnes à 18 m³ = 72 m³/heure.

NB : Dans la cuisine, il est préférable d’utiliser une hotte filtrante à recyclage d’air.

Ci-dessous, tableau des capacités de renouvellement d’air des bouches pour une vitesse d’extraction de 1 mètre/seconde (attention, ne pas dépasser 3 mètres/seconde pour un confort acoustique).

Pour calculer les débits et choisir ses gaines et bouches (pour les bouches réduites, calculer le passage) :

Section exprimée en m² x 3 600 = débit pour 1 mètre/seconde en 1 heure pour des bouches de débit intégral.

Rappel pour ceux qui ont oublié : surface d’un cercle = le rayon au carré x 3,14.

Pour les rectangles, je ne vous ferai pas l’affront.

Pour une bouche ronde à sortie latérale, c’est la circonférence x par la hauteur de passage.

 

Quelques petits exercices pour les plus téméraires

EXEMPLE D’UNE MAISON DE 80 M² HSP 2,5 M COMPRENANT :
 2 CHAMBRES, 1 SÉJOUR, 1 CUISINE, 1 WC, 1 SALLE DE BAINS

1- VMC simple flux basique existante, vitesse d’aspiration mesurée 1,2 m/s, 5 bouches d’aspiration plein débit : 4 de 80 mm et 1 de 125mm dans la cuisine. Ma qualité de l’air intérieur est-elle conforme ?

2- VMC simple flux hygro B existante, vitesse d’aspiration mesurée 1,2 m/s, 5 bouches d’aspiration plein débit : 2 de 10/45 mm, 2 de 20/45 et 1 de 50/60 mm dans la cuisine. Ma qualité de l’air intérieur est-elle conforme ?

3- VMI simple flux existante, vitesse de soufflage mesurée 1,2 m/s avec une bouche de soufflage centrale de 160 mm et 5 bouches d’évacuation d’air plein débit : 4 de 80 mm et 1 de 125 mm dans la cuisine. Ma qualité de l’air intérieur est-elle conforme ?

4- VMC double flux existante, vitesse d’aspiration mesurée 1,2 m/s, 5 bouches d’aspiration plein débit : 4 de 90 mm et 1 double de 2 fois 90 mm dans la cuisine. Soufflage 5 bouches de 90 mm chambres et séjour. Ma qualité de l’air intérieur est-elle conforme ? Quel est le débit en m/s de chaque bouche de soufflage ?

RAPPEL : le taux de renouvellement d’air dans une maison individuelle est de 0,4 volume/heure

 

Si vous souhaitez échanger : mon e-mail patrick.denieul@lamecoenergie.fr