Améliorer la ventilation d’un bâtiment à construire (VMC)

La dégradation de la qualité de l’air par l’accumulation de polluants volatils provenant du sol dans un bâtiment peut être limitée par la mise en place d’une Ventilation Mécanique Contrôlée Double Flux. Le dispositif mécanique insuffle de l’air extérieur filtré dans les pièces fréquentées du bâtiment (chambre, salon, bureau, …) et extrait l’air intérieur vicié des pièces humides ou de service (salle de bain, WC, cuisine, cave, cellier, …). La réglementation applicable à l’habitat (résidentiel uniquement) depuis 1969 impose le principe de balayage de l’air d’un bâtiment. Par conséquent, il est obligatoire de faciliter la circulation d’air dans l’ensemble du bâtiment (par exemple : détalonnage de la base des portes sur quelques millimètres à 1 ou 2 cm, installation de grilles de ventilation dans les portes, …). Le lecteur est invité à se reporter aux documents en vigueur (notamment NF DTU 68.3, Avril 2017).

VMC DF ; VMC SF ; Mechanical Ventilation Heat Recovery system ; MVHR

D’une manière générale, il est recommandé d’envisager le traitement d’une intrusion de vapeurs en commençant par étanchéifier les parois en contact avec le sol, puis d’envisager d’empêcher l’intrusion de vapeurs dans le bâtiment (en aspirant dessous par exemple) et enfin de diminuer les concentrations en améliorant la ventilation du bâtiment. Néanmoins, dans certains cas (notamment lorsque des abattements en concentration attendus sont faibles ou que la configuration du bâtiment empêche tout autre mesure constructive), après une première étape indispensable d’étanchéification des parois en contact avec le sol, une amélioration de la ventilation d’un bâtiment peut être directement envisagée.

Lorsque l’amélioration de la ventilation d’un bâtiment est envisagée, que ce soit en complément ou non d’un drainage des gaz éventuel, la Ventilation Mécanique Contrôlée Double Flux est la méthode la plus efficace (lorsqu’elle est utilisable, ce qui est quasiment toujours le cas dans un bâtiment neuf), tant du point de vue technique qu’économique (sur le long terme). Elle repose sur l’utilisation d’un (ou plusieurs, selon les cas) caisson(s) de ventilation équipé(s) d’un échangeur thermique à plaques permettant de récupérer une partie de l’énergie thermique de l’air extrait pour réchauffer l’air insufflé filtré (récupération jusqu’à plus de 90% dans les modèles récents). Il n’y a pas de mélange entre les flux entrants et sortants, uniquement un échange d’énergie. Chaque circuit possède son propre ventilateur, généralement intégré dans le caisson. L’ajout d’une résistance thermique permet de chauffer davantage l’air neuf si nécessaire. En été, l’air insufflé peut généralement être également refroidi et diminuer la température de la pièce (climatisation).

Dans le cas d’intrusion de polluants volatils provenant de la sub-surface, il est possible (et recommandé) de régler une VMC Double Flux de manière à ce que le débit d’air neuf insufflé soit légèrement supérieur au débit d’air vicié extrait. Ce réglage permet de diminuer voire inverser la dépression naturelle dans le bâtiment, liée au tirage thermique, ce qui limite les intrusions de polluants volatils. L’attention du lecteur est néanmoins attirée sur le fait qu’atteindre une surpression totale du bâtiment est difficile car cela dépend de la perméabilité à l’air du bâtiment et de sa hauteur. Enfin, cela n’est pas forcément toujours conseillé, compte tenu des forts débits pouvant être nécessaires et des risques potentiels de condensation en paroi. A l’inverse, en cas d’extraction d’un débit d’air plus élevé que le débit d’air insufflé, il convient d’être vigilant puisque la mise en dépression du bâtiment pourrait favoriser l’intrusion de polluants volatils. Cela traduit la complexité de cette solution qui relève de compétence spécifique. Enfin, compte tenu de l’objectif du dispositif, il est crucial de le laisser fonctionner en permanence, sans modifier les réglages (pas de diminution du débit le soir, le week-end ou pendant une absence prolongée).

L’air rejeté doit obligatoirement être évacué au-dessus du toit (au moins 30 cm au-dessus du toit), à au moins 3 m de l’ouverture la plus proche (éviter les refoulements) et à au moins 3 m de l’habitation la plus proche. En fonction des configurations des cheminées d’évacuation (longueur, localisation) et des températures hivernales, le risque de condensation de l’humidité de l’air extrait  dans le conduit de rejet situé en extérieur est à prendre en compte afin que le caisson ne soit pas endommagé par une accumulation de condensation.

Figure 1 - Schéma d'une VMC Double Flux installée dans une maison individuelle. Source : site Solipac.fr.

Enfin, une attention particulière doit être portée à l'étanchéité de l'ensemble des réseaux dans le bâtiment (gaines de ventilation ainsi qu'autres conduits et réseaux).

Voir Étanchéifier les passages de réseaux

• Caissons de ventilation : Ces ventilateurs mesurent en général 60 cm à 1 m de longueur par 40 à 70 cm de largeur par 30 à 50 cm de hauteur (cas d’une maison individuelle, des caissons plus grands sont souvent nécessaires pour des bâtiments plus grands). Des dimensions plus importantes peuvent parfois exister dans le cas de bâtiments présentant des volumes importants (immeubles, bureaux, …). Ils doivent être placés dans des endroits isolés thermiquement et facilement accessibles afin de permettre un entretien régulier aisé. Il est recommandé de recourir à du matériel certifié NF 205, assurant de préférence un rendement supérieur à 90 %.
   
• Gaines : Dans la mesure du possible, les gaines rigides ou semi-rigides sont privilégiées car elles offrent une durée de vie plus longue et des pertes de charge plus faibles. L’ensemble des gaines doit être calorifugé, afin d’éviter la formation de condensation, pouvant être préjudiciable à la santé des occupants. La circulation d’air dans ces gaines peut être à l’origine de sifflements. Une isolation phonique est à étudier également en amont.
   
• Bouches de ventilation : Dans la mesure du possible, l’utilisation de bouches auto-réglables pour régler le débit d’aspiration ou d’extraction par pièce est à éviter. Le réglage au niveau du caisson de VMC plutôt que par des bouches de ventilation est privilégié. Afin de limiter le bruit au niveau des bouches de ventilation, pour un même débit dans une pièce, une augmentation du nombre de bouches doit être envisagée. Exemple : installer deux bouches de 20 m³/h génèrera moins de bruit qu’une bouche de 40 m³/h. De même, plus le diamètre d’une bouche est important, moins le bruit généré est élevé. Afin de limiter les risques d’inconfort pour l’usager, on évitera de diriger le flux d’air directement vers les usagers mais on privilégiera plutôt un flux dirigé vers le plafond.
   
• Réseau d'évacuation : L’air vicié aspiré dans les pièces de service doit être évacué à l’extérieur du bâtiment, à une distance suffisamment importante de toute ouverture (voir Description). Des tuyaux métalliques ou en PVC « écoulement », raccordés de manière étanche, peuvent être utilisés. A noter qu’il existe des tuyaux plastiques de différents diamètres, formes et couleurs permettant de limiter, autant que faire se peut, les désagréments esthétiques. 
  En fonction du débit pompé, un sifflement plus ou moins important peut s’entendre à proximité des tuyauteries ou de l’extrémité du conduit.
  Une protection contre la pluie, les oiseaux et les insectes (type guêpes, frelons, …) est également fortement recommandée.
  Dans le cas d’un bâtiment à construire, il est judicieux de prévoir de placer le réseau d'évacuation dans des gaines techniques pour assurer à la fois une isolation thermique et une maîtrise des nuisances esthétiques et sonores.
   
• Raccordement électrique : Il convient d’étudier la pertinence de créer un réseau électrique indépendant assurant un fonctionnement sans interruption même en cas de défaillance du système électrique du bâtiment. Des compteurs horaires (voire énergétiques) sont également envisageables, afin de s’assurer que le taux de fonctionnement de l’appareil est bien suffisant (24h/24, 7j/7, 365j/an) voire de mesurer la consommation électrique associée (mesure utile pour indemniser les occupants du bâtiment, le cas échéant). Une mesure de la consommation électrique est particulièrement recommandée lorsqu’une résistance électrique d’appoint est installée pour réchauffer l’air insufflé.

1. Echantillonnage et analyses chimiques

Afin de déterminer si des mesures constructives doivent être mises en œuvre, des analyses de gaz de sol au droit (ou à proximité immédiate) du bâtiment à construire doivent être réalisées. Les paramètres recherchés devront être adaptés aux polluants susceptibles d’être présents dans les gaz de sols. En ce qui concerne les modalités de caractérisation des gaz de sol et de l’air intérieur, le lecteur est invité à se reporter au guide BRGM/INERIS (Rapport BRGM RP-65870-FR - Rapport INERIS-DRC-16-156183-01401A) et à la norme NF ISO 18400-204 de juillet 2017.

Idéalement, un suivi de l’installation à distance est recommandé afin de limiter la gêne pour les occupants du bâtiment.

Mise en place d'un bilan quadriennal intégrant :

• Contrôle du fonctionnement et entretien du système de ventilation (ventilateur, relevé du temps de fonctionnement, vérification de la pression dans la pièce et du débit total insufflé, rejet, ...) par une société spécialisée selon les préconisations du fabricant ou/et de l'installateur. A titre d’information, les filtres sont généralement changés et les bouches d’aspiration et d’extraction dépoussiérées tous les 6 mois. Un nettoyage complet de la VMC est généralement réalisé tous les 2 ans. Les conduits sont généralement nettoyés tous les 10 ans. La vérification des débits d’air effectivement aspirés et insufflés au niveau de chaque bouche de ventilation doit être réalisée à l’aide d’un anémomètre. Un contrôle annuel semble un minimum,
   
• Contrôle de la qualité de l'air (pièce dans laquelle s'effectue la ventilation, niveau supérieur et rejet) tous les 3 mois la première année, puis possibilité d'adaptation de la fréquence en fonction de l'évolution des résultats (stabilité ou baisse).
   
• Dans le cas d’utilisation d’un sous-sol correctement ventilé pour des activités non sensibles (local technique, parking, …) ou dans le cas d’un vide-sanitaire suffisamment ventilé, un contrôle tous les 6 mois la première année peut être envisagé.

Lorsqu’une VMC Double Flux n’est pas envisageable dans un bâtiment neuf, une seule autre possibilité est disponible : la Ventilation Mécanique Contrôlée Simple Flux de type B (VMC SF).

Cette mesure constructive est assez comparable à la VMC DF. La différence principale réside dans le fait que la VMC SF repose, comme son nom l’indique, sur la présence d’un seul réseau (d’extraction ou d’insufflation) relié à un groupe d’extraction ou d’insufflation, le complément (par insufflation ou par extraction) étant apportée par des bouches de ventilation donnant sur l’extérieur du bâtiment (par exemple : les grilles de ventilation présentes dans les fenêtres, des bouches de ventilation créé dans des murs, …). Encore plus que pour une VMC DF, une attention particulière devra être apportée à l’entretien de l’extracteur et des différentes bouches de ventilation. 

De manière analogue à ce qui a été recommandé pour la VMC DF, dans la mesure du possible, la VMC SF par Insufflation est à privilégier, ce qui permet de diminuer voire inverser la dépression naturelle dans le bâtiment, liée au tirage thermique, ce qui limite les intrusions de polluants volatils. L’insufflation s’effectue prioritairement dans les pièces de vie, les grilles de ventilation étant placées dans les pièces de service. Cette approche est traditionnellement utilisée dans des locaux à usage spécifique avec un contrôle précis (laboratoires, salle de mesures, …). Dans le cadre d’une problématique d’intrusion de polluants volatils, elle a néanmoins le mérite de renouveler l’air intérieur tout en limitant le dégazage grâce à cette surpression. Cette approche peut néanmoins être rendue délicate si le bâtiment n’est pas suffisamment « étanche » pour parvenir au maintien de cette surpression. C’est d’ailleurs la conclusion de l’étude COSTIC, financée par l’ADEME en 2017 : « La conception et la mise en œuvre d’une enveloppe compatible avec la VI semblent atteignables dans le cas d’une construction neuve mais très difficile dans des projets de rénovation » (COSTIC, 2017).

A l’heure actuelle, le seul type de VMC SF censé être disponible sur le marché est la VMC SF hygroréglable de type B. Elle repose sur l’utilisation de grilles d’entrée d’air et d’extraction d’air dites « hygroréglables ». Ce dispositif est actuellement autorisé dans du neuf (RT 2012). En 2020, un nouveau règlement (RT2020) doit entrer en application et définir comme norme, pour le bâti neuf, des Bâtiments à Energie POSitive (BEPOS), c’est-à-dire produisant plus d’énergie qu’ils n’en consomment. Par voie de conséquence, il est probable que les VMC SF hygroréglables de type B seront de plus en plus délicates à proposer dans le neuf compte tenu de ces nouvelles exigences.

Dans le cas où une VMC SF par Extraction est mise en place, il est crucial de s’assurer que les entrées d’air sont en nombre suffisant pour compenser le débit d’air extrait, afin d’éviter de mettre le bâtiment en dépression, ce qui favorise le dégazage. L’extraction est faite principalement dans les pièces de service (salle de bain, cuisine, WC, cave, …) et les entrées d’air sont réalisées dans les pièces de vie. La réglementation applicable à l’habitat (résidentiel uniquement) depuis 1969 impose le principe de balayage de l’air d’un bâtiment. Par conséquent, il est obligatoire de faciliter le flux d’air entre les différentes pièces, afin d’assurer une ventilation sur le principe du balayage et d’éviter les zones mortes : installation de grilles de ventilation, rabotage du bas des portes,… Afin d’optimiser les flux d’air, on essaye dans la mesure du possible de placer les entrées d’air à l’opposé des zones de circulation des flux d’air vers les bouches d’extraction.

Ce système, bien que relativement peu onéreux par rapport à une VMC Double Flux, est très sensible vis-à-vis des paramètres physiques :

• l’épaisseur des murs à percer (pour le passage des gaines ou la création de nouvelles entrées d’air dans les murs extérieurs),
• l’existence d’ouverture dans les fenêtres,
• la présence d’une gaine technique verticale, de combles ou de faux plafonds pour passer les réseaux,
• l'accessibilité au caisson de la VMC,
• etc.

Il est également sensible au comportement de l’occupant des lieux. En effet, avec de faibles différences de pression entre les pièces du bâtiment, le système peut être perturbé par tirage thermique mais aussi à l’ouverture des portes. Enfin, une attention particulière doit être portée aux conditions climatiques. En effet, si le climat est froid, la ventilation du bâtiment, sans préchauffage de l’air entrant, peut induire un inconfort pour l’occupant et conduire à une perte énergétique.

Figure 2 - Schéma d'une VMC Simple Flux et du principe de ventilation par balayage.

L’amélioration du taux de ventilation naturelle de l’air n'est pas envisageable dans un bâtiment neuf. En effet, depuis 1982, des valeurs de débits d’air minimales doivent être respectées, ce qui nécessite l’usage d’une Ventilation Mécanique Contrôlée.

L’utilisation d’une VMC DF sera généralement simple, moins onéreuse et plus efficace qu'une VMC Simple Flux dans un bâtiment à construire, puisque le projet peut être adapté en conséquence.

Dans le cas d’un bâtiment à construire, le recours à une entreprise spécialisée dans la ventilation est fortement recommandé. Lors du dimensionnement, il doit être tenu compte du volume d’air à renouveler, des concentrations présentes dans l’air, des objectifs d’abattement et du dégazage pour définir le modèle de caisson à utiliser, le nombre et l’emplacement des bouches de ventilation et le cheminement des gaines dans le bâtiment.

Le tableau ci-dessous présente, en fonction de l’usage d’un bâtiment, différents débits réglementaires à respecter ou des débits recommandés pour leur ventilation. En fonction des concentrations présentes dans l’air intérieur et du dégazage, ces débits doivent peut-être être augmentés. On doit néanmoins prendre garde à ce que le dispositif ne soit pas surdimensionné de façon trop importante afin de limiter les risques de surconsommation et d’assèchement de l’air.

Dans la mesure du possible, les longueurs de gaines doivent être comparables et le nombre de coudes doit être réduit (limitation des pertes de charges). D’une manière générale, la longueur de la branche la plus longue ne doit pas dépasser cinq fois la longueur de la branche la plus courte.

Afin d’assurer un bon flux d’air et un renouvellement correct de l’air, les bouches d’extraction/d’insufflation sont placées à l’opposé des éléments susceptibles de court-circuiter le flux d’air (fenêtre, grilles de ventilation, portes rabotées, …). De même, les fourneaux, chaudières et cheminées situés dans l’habitation, qui utilisent l’air intérieur comme air de combustion provoquent une dépression dans les locaux. Pour compenser cette consommation supplémentaire d’air intérieur, il convient alors d’installer une entrée d’air permettant un apport direct d’air extérieur au plus près de ces équipements, ce qui permet de limiter la circulation d’air frais dans la pièce (NF DTU 24.1, février 2006). La connexion de ces installations directement avec l’air extérieur est cependant à privilégier lorsqu’elle est possible, sachant que cette dernière solution présente en outre l’avantage de supprimer le risque de corrosion des équipements lorsque les vapeurs contiennent de composés chlorés.

Dans le cadre d’une nouvelle construction, aucun facteur limitant n’est identifié, puisqu’il s’agit d’une technique classique utilisée dans les constructions neuves.

L’installation d’une VMC Double Flux est plus onéreuse et plus contraignante (double réseau de conduits, isolation thermique de ces conduits, coffrages pour cacher les conduites, coût du caisson Double Flux et de l’échangeur thermique, besoin de place dans les combles, faible hauteur sous plafond, …). L’économie se réalise sur le long terme, grâce à la récupération de l’énergie dans l’échangeur thermique.

Sources : f) Site Ooreka.fr, g) Site Maventilation.info h) Site Ideesmaison.com, l) retour d'expérience interne.

1. Bibliographie

BRGM (Août 2014) 
Guide relatif aux mesures constructives utilisables dans le domaine des SSP
Leprond H., Lion F., Colombano S. avec la collaboration de Windholtz J.(2014)
Rapport final BRGM/RP-63675-FR,172p., 26 fig., 19 tabl., 5 ann.
http://ssp-infoterre.brgm.fr/guide-relatif-aux-mesures-constructives
http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-63675-FR.pdf

BRGM-INERIS (2016)
Guide pratique pour la caractérisation des gaz du sol et de l’air intérieur en lien avec une pollution des sols et/ou des eaux souterraines
BRGM RP-65870-FR - INERIS-DRC-16-156183-01401A
http://ssp-infoterre.brgm.fr/guide-pratique-caracterisation-gaz-du-sol-et-air-interieur 

COSTIC (2017)
Ventilation mécanique par insufflation dans l’habitat individuel (Version n°2)
Etude réalisée par Comité Scientifique et Technique des Industries Climatiques pour l'ADEME
Rapport final. Reférence COSTIC : 45090. mars 2017. 76 p.
https://librairie.ademe.fr/urbanisme-et-batiment/1421-ventilation-mecanique-par-insufflation-dans-l-habitat-individuel.html

Norme NF 205
Ventilation mécanique contrôlée (NF205) - Marque NF
http://marque-nf.com/categories/genie-climatique/nf-ventilation-mecanique-controlee-nf205/

NF DTU 24.1 Février 2006
Travaux de bâtiment - Travaux de fumisterie - Systèmes d'évacuation des produits de combustion desservant un ou des appareils
https://www.boutique.afnor.org/norme/nf-dtu-241/travaux-de-batiment-travaux-de-fumisterie-systemes-d-evacuation-des-produits-de-combustion-desservant-un-ou-des-appareils-/article/782444/fa115144

NF DTU 68.3 Avril 2017
Travaux de bâtiment - Installations de ventilation mécanique
https://www.boutique.afnor.org/norme/nf-dtu-683/travaux-de-batiment-installations-de-ventilation-mecanique-partie-1-1-1-regles-generales-de-calcul-dimensionnement-et-mise-en-oe/article/812718/fa183017

PACTE (2017)
VMC Double-Flux en habitat individuel. Calepin de chantier.
Programme d'Action pour la qualité de la Construction et la Transition Energétique
ISBN : 978-2-11-151811-7. DGALN/DHUP. Avril 2017
https://www.programmepacte.fr/sites/default/files/pdf/ccvmcdoublefluxhabindneufrenoavr17155web.pdf

Site Conseils Thermiques
La ventilation mécanique contrôlée double flux
https://conseils-thermiques.org/contenu/vmc_double_flux.php

Site Fiabiat Scop
Dossiers - La ventilation double flux à la loupe
https://www.fiabitat.com/regles-de-conception-pathologies-en-vmc-double-flux/

Site Ideesmaison.com
VMC

Site Maventilation.info
http://www.maventilation.info/index.php

Site Ooreka.fr
Prix VMC
https://vmc.ooreka.fr/comprendre/prix-vmc

Site Solipac
https://solipac.fr/