Comparaison entre la ventilation manuelle par les fenêtres et les systèmes de ventilation de confort

De nombreuses données de mesure sur la qualité de l’air ambiant et l’énergie consommée dans les bâtiments résidentiels montrent clairement les avantages des systèmes de ventilation de confort.

Projet de recherche

Dans une étude de cas portant sur un climat ambiant sain dans les pièces d’habitation, le fonctionnement d’un système de ventilation de confort a été comparé à l’ouverture régulière des portes et des fenêtres. Dans un immeuble résidentiel de Büren, quatre appartements ont été équipés de nombreux capteurs et ont fait l’objet d’une surveillance continue.

Les mesures fournissent de nombreuses informations sur la qualité de l’air ambiant, les conditions extérieures et l’énergie consommée pour le chauffage et le rafraîchissement. La différence entre ces appartements: deux d’entre eux sont équipés d’une ventilation de confort, tandis que dans les deux autres appartements, identiques, les échanges d’air sont assurés par l’ouverture des fenêtres et des portes.

Des résultats sans équivoque

En résumé, on peut dire qu’un système de ventilation de confort conçu par des professionnels contribue de manière significative à un air ambiant peu pollué et à un climat ambiant sain dans les pièces d’habitation. Les valeurs limites de CO2 ne sont pas dépassées ou sont considérablement réduites lorsqu’un système de ventilation de confort fonctionne. Les odeurs et les polluants sont également nettement mieux évacués qu’avec la ventilation manuelle par les fenêtres. Même si les occupants adoptaient une discipline stricte en matière de ventilation par les fenêtres, ils ne pourraient pas atteindre la qualité d’air obtenue avec un système de ventilation de confort.

Conclusion de l’étude (citation):

«La comparaison de la qualité de l’air ambiant a montré que les appartements du bas avec ventilation double flux bénéficiaient d’une bien meilleure qualité d’air ambiant que les appartements du haut utilisant l’aération manuelle. En examinant les valeurs de CO2, nous avons démontré que les occupants disposant d’un système de ventilation double flux vivent dans un environnement nettement plus sain. Le système de ventilation assure des échanges constants par apport d’air frais dans les pièces.
L’aération manuelle n’amène de l’air frais que lorsque plusieurs fenêtres sont ouvertes. En moyenne sur une période prolongée, la ventilation par les fenêtres ne fournit pas le même niveau de qualité de l’air satisfaisant qu’une ventilation double flux. 

Contrairement à ce que l’on aurait pu penser, la ventilation par les fenêtres ne permet pas d’assurer un climat ambiant sain, étant donné que sur 30 à 60 % du temps, les valeurs de CO2 dépassent 1 000 ppm.

L’énergie totale consommée lors de la ventilation des pièces semble dépendre du nombre de fenêtres ouvertes et de leur durée d’ouverture. L’ajout d’une ventilation double flux avec récupération de chaleur et de froid ne conduit pas à des valeurs d’énergie consommée plus élevées et améliore considérablement la qualité de l’air ambiant.

Projet de recherche Büren: l’une des études les plus complètes réalisées en Suisse sur le thème du climat ambiant et de la qualité de l’air ambiant dans les bâtiments résidentiels.

Extrait du livre blanc «Avantages des systèmes de ventilation double flux»

Les résultats en détail

Après une période de mesure totale de douze mois, de juillet 2019 à juin 2020, et une phase d’évaluation de ces mesures, les résultats des mesures de la qualité de l’air ambiant et de l’énergie consommée pour le chauffage et le rafraîchissement sont désormais disponibles.

Normes et limites

La norme SIA 382/1, qui stipule une concentration maximale de CO2 de 1 000 à 1 400 ppm pour les pièces d’habitation, a servi de base à l’évaluation de la qualité de l’air ambiant. Ces valeurs correspondent à une qualité de l’air ambiant moyenne. Par conséquent, la plus faible des deux (1 000 ppm) a été définie comme valeur de référence pour ce projet de recherche.

En s’appuyant sur la valeur limite de CO2 de 1 000 ppm, il s’agissait maintenant de déterminer si cette limite pouvait être respectée dans les pièces concernées telles que le salon et les chambres à coucher au cours de la période allant de juillet 2019 à juin 2020. Alors que dans les deux appartements dotés d’un système de ventilation de confort, le comportement de ventilation par les fenêtres et le système de ventilation de confort ont un impact sur le respect de la valeur limite, dans les deux appartements sans système de ventilation de confort, seule la ventilation manuelle par les fenêtres permet de respecter la limite.

Economies d’énergie pour le chauffage et le rafraîchissement

En comparant l’énergie consommée pour le chauffage des appartements avec et sans système de ventilation de confort sur la période de chauffage d’octobre 2019 à mars 2020, on constate que pour le même facteur de ventilation, l’appartement équipé d’un système de ventilation de confort a consommé 24 % d’énergie en moins pour le chauffage. Sur la période d’avril 2020 à septembre 2020, l’énergie totale consommée pour le rafraîchissement par les appartements avec et sans système de ventilation de confort présentant le même facteur de ventilation montre que les occupants de l’appartement équipé d’un système de ventilation de confort ont même consommé 35 % d’énergie en moins pour le rafraîchissement.

Système de ventilation à faible consommation d’électricité

 

Dans les conditions réelles à Büren, l’échangeur enthalpique Zehnder fonctionne de manière extrêmement efficace, grâce à la technologie de l’échangeur de chaleur spécialement mise au point par Zehnder et aux débits volumétriques d’air modérés de 110 m3/h et 140 m3/h. Les faibles débits volumétriques d’air, associés à une technologie d’appareil ComfoAir Q parfaitement coordonnée et à un système de distribution d’air conçu en conséquence permettent également aux systèmes de consommer très peu d’électricité: 17 W pour l’appareil ComfoAir Q 350 à 110 m3/h et 22 W pour le ComfoAir Q 350 à 140 m3/h. Dans la pratique, cela correspond à une très bonne valeur SPI (puissance spécifique de l’appareil) de 0,15 W/(m³/h) à 110 m3/h et 0,16 W/(m³/h) à 140 m3/h, respectivement.

Conditions de ventilation

On peut constater que tous les habitants de l’immeuble résidentiel de Büren ont un comportement similaire en matière de ventilation par les fenêtres. Nous avions délibérément renoncé à donner toute instruction relative à la ventilation par les fenêtres avant la campagne de mesure, afin d’obtenir des résultats aussi proches que possible de la pratique. Les appartements équipés d’un système de ventilation de confort sont également ventilés en permanence par les fenêtres. Toutefois, pour les occupants bénéficiant d’un système de ventilation de confort, leur comportement en matière de ventilation associé à la ventilation manuelle par les fenêtres permet de ne dépasser la valeur limite de 1 000 ppm de CO2 que sur 1 % du temps. En revanche, les occupants utilisant la ventilation manuelle par les fenêtres sans système de ventilation de confort dépassent la valeur limite sur 30 à 60 % du temps, selon la pièce considérée.

Récupération de l’humidité et de la chaleur

A Büren, des échangeurs enthalpiques permettant de récupérer la chaleur et l’humidité sont utilisés sur les deux appareils de ventilation Zehnder ComfoAir Q 350. Sur la saison de chauffage 2019/2020, ces échangeurs enthalpiques ont atteint en moyenne un très bon rendement de 96 % pour la récupération de chaleur et un excellent chiffre de 83 % pour la récupération de l’humidité. La récupération de l’humidité extrêmement efficace, associée à une construction en bois spécialement conçue pour le bâtiment de Büren, a permis de maintenir une humidité relative confortable de 40 % dans les appartements équipés d’un système de ventilation de confort, même pendant la saison hivernale.

Comparaison des émissions sonores

Les niveaux sonores dans les salons et chambres à coucher d’un appartement avec système de ventilation de confort et d’un appartement avec ventilation manuelle par les fenêtres ont également été mesurés dans l’immeuble de Büren. Au final, tous les niveaux sonores mesurés étaient inférieurs à 20 dBA, c’est-à-dire nettement en dessous des valeurs limites. On peut donc affirmer qu’un système de ventilation de confort moderne dans les pièces d’habitation est en principe imperceptible sur le plan acoustique et ne contribue pas ou très peu à l’augmentation du niveau sonore de base.

Les niveaux sonores dans les salons et chambres à coucher d’un appartement avec système de ventilation de confort et d’un appartement avec ventilation manuelle par les fenêtres ont également été mesurés dans l’immeuble de Büren. Au final, tous les niveaux sonores mesurés étaient inférieurs à 20 dBA, c’est-à-dire nettement en dessous des valeurs limites. On peut donc affirmer qu’un système de ventilation de confort moderne dans les pièces d’habitation est en principe imperceptible sur le plan acoustique et ne contribue pas ou très peu à l’augmentation du niveau sonore de base.
Un grand nombre de données de mesure le prouve: les systèmes de ventilation de confort améliorent la qualité de l’air ambiant

Informations sur le projet de recherche

Sujet

Climat ambiant et qualité de l’air ambiant dans les bâtiments résidentiels

Objet de l’étude

4 appartements dans un immeuble résidentiel à Büren:
Deux appartements sont ventilés manuellement par les fenêtres, les deux autres sont équipés d’un système de ventilation de confort Zehnder ComfoAir Q 350.
Les appareils de ventilation ont été installés avec la pompe à chaleur à sonde géothermique Zehnder ComfoHeat 25 kW et le ballon d’eau chaude Zehnder dans le local technique situé au sous-sol. Le dégagement de chaleur dans les appartements est assuré par un chauffage par le sol. En été, le système de chauffage par le sol peut également assurer le rafraîchissement des habitations (fonction Free Cooling).

Objectif

Comparaison basée sur des données entre la ventilation manuelle par les fenêtres et les systèmes de ventilation de confort.
Cette comparaison devrait permettre une discussion objective et largement étayée sur le thème des systèmes de ventilation mécanique et fournir des informations sur la manière de garantir des conditions de vie saines dans les pièces d’habitation: par le fonctionnement d’une ventilation de confort ou par l’ouverture régulière des portes et des fenêtres.

Période de mesure

Juillet 2019 à juin 2020
Les mesures évaluées fournissent des résultats sur la qualité de l’air ambiant et l’énergie consommée pour le chauffage et le rafraîchissement.

Participants à l’étude conjointe

Zehnder Group Suisse SA / az Holz AG, fournisseur de services intégrés de planification et de construction bois / Lignotrend GmbH, spécialiste suisse de la construction bois / Berner Fachhochschule für Holzbau (Haute école spécialisée bernoise pour la construction bois)