Le secteur du bâtiment, plus gros consommateur d'énergie en Europe (42 % de l'énergie en 2021), est essentiel pour atteindre les objectifs de l'UE en matière d'énergie et de climat.
Un aspect souvent négligé de l'efficacité énergétique est la ventilation, qui joue un rôle crucial (30 à 60% des consommations d’énergie).
De même, alors que les européens passent généralement 80 à 90 % de leur temps à l'intérieur, la qualité de l'environnement intérieur (QEI) est négligée. Pourtant l’air intérieur, plus pollué que l’air extérieur, entraîne :
- 20 000 décès par an et de 19 millions d'€ de coûts juste pour la France ;
- un coût des dommages aux bâtiments dus aux problèmes d'humidité allant jusqu’à 250 000€ HT durant les 10 premières années d'un bâtiment ;
- une réduction de performance estimée de 6 à 9% pour les travailleurs de bureaux, cette réduction des performances cognitives touchant tous les secteurs économiques, dont les écoles.
La ventilation intelligente pour ajuster la ventilation en temps réel
Le concept de la ventilation intelligente (smart ventilation) a été développé pour permettre de concilier la nécessaire réduction des consommations d’énergie avec le besoin de fournir un air intérieur sain: il consiste à ajuster en temps réel les débits pour ventiler plus quand les besoins sont identifiés, et moins lorsqu’il y a peu de besoin. Les économies d'énergie réalisées peuvent atteindre 60 % tout en améliorant la QEI.
Aujourd’hui, la ventilation des bâtiments est confrontée à de nouveaux défis importants causés par les changements climatiques (vagues de chaleur) et environnementaux (pandémies). Le concept de la smart ventilation représente une opportunité car il peut faire face à ces nouveaux défis. Cela nécessite une adaptation des méthodes disponibles en intégrant la notion de résilience.
Dans certains pays (France, Belgique), la smart ventilation est utilisée et promue depuis des dizaines d’années, mais reste méconnue et peu utilisée ailleurs. L'accès au marché pour la smart ventilation est en effet actuellement entravé par des contraintes réglementaires qui varient d'un pays à l'autre au sein même de l’UE.
Les réglementations performantielles encouragent l'innovation et la flexibilité, en favorisant l'utilisation de nouvelles techniques et pratiques de construction qui contribuent à une plus grande efficacité énergétique. Dans le domaine de la performance énergétique des bâtiments, les approches basées sur la performance sont très courantes, sur la base d'indicateurs de consommation d'énergie. Néanmoins, dans le domaine de la ventilation des bâtiments, les réglementations à travers le monde sont encore principalement basées sur des approches prescriptives, telles que des exigences de débits d'air. L'adoption d'une approche performantielle nécessite l'utilisation d'indicateurs de performance de la QEI au lieu de débits d'air prescrits.
Le projet SmartVENTIB propose de développer une approche performantielle innovante et applicable. Cette approche favorisera les pratiques innovantes, telles que la smart ventilation hygroréglable développée par Anjos (Ain), et garantira la performance globale et la résilience dans le temps des bâtiments à haute efficacité énergétique.
Il vise à rassembler un réseau d’experts hautement qualifiés issus de 8 partenaires situés dans 6 pays, afin de développer des connaissances scientifiques et de diffuser des développements techniques, normatifs et réglementaires contribuant à améliorer la performance et la résilience des bâtiments, grâce au déploiement à grande échelle de solutions techniques développées en région AURA.
SmartVENTIB : changer d'approche pour faire évoluer la ventilation
Objectifs du projet :
Des systèmes de ventilation performants assurent le renouvellement de l'air intérieur vicié avec l'air extérieur frais, améliorant ainsi la qualité des environnements intérieurs (QEI), empêchant l'accumulation de polluants, d'humidité ou de virus, sans gaspiller inutilement de l'énergie pour chauffer ou refroidir l'air entrant. Ainsi, en optimisant les flux d'air quand et là où les besoins sont les plus importants, le concept de smart ventilation peut réellement améliorer la QEI tout en minimisant de manière significative la consommation d'énergie.
Le Cerema est mobilisé sur le sujet de la smart ventilation depuis des années par des travaux de recherche innovants, avec des acteurs privés, publics, en France et à l’international, et dans des travaux réglementaires et normatifs pour transférer les résultats de la recherche. Néanmoins, les verrous perdurent car le sujet est complexe.
SmartVENTIB lèvera les verrous et fera la différence en développant une approche performantielle applicable au niveau international avec quatre objectifs spécifiques de recherche et d'innovation :
- Créer une toute nouvelle méthode d'évaluation quantitative des performances pour la ventilation, afin d'aligner la consommation d'énergie sur la QEI dans les bâtiments, dans des conditions normales et extrêmes (résilience). Des efforts ont été réalisés dans les projets IEA-EBC Annex 68 et 86 mais n’ont pas encore abouti, faute de consensus scientifique sur un choix pertinent d’indicateurs de pollution de l’air intérieur;
- Mettre en place un cadre complet, reproductible et construire quelques bâtiments de référence pour les pratiques de gestion de la QEI (dont la smart ventilation) afin de surmonter les barrières existantes ;
- Identifier à l'avance les obstacles techniques qui pourraient survenir dans différents endroits du globe afin d’accroître le potentiel d'application de l'approche performantielle développée et des systèmes de smart ventilation. En effet, les systèmes de ventilation dans l'UE varient considérablement, en raison des différences de climats et de traditions de construction. La prise de conscience croissante de l'impact de la QEI sur la santé et la productivité montre qu'il est nécessaire de favoriser des systèmes de smart ventilation;
- Intégrer l’approche performantielle dans les normes et les réglementations nationales en facilitant l'inclusion des chercheurs. Ce projet réalisé dans le même calendrier que la révision de la norme européenne de référence EN 16798-1 offre une réelle opportunité d'inclure des recherches de pointe dans le texte européen. En effet, il est prévu qu'une partie de cette norme soit rendue obligatoire par la nouvelle directive EPBD. Ce texte servira donc de base aux futures réglementations nationales des États membres.
Il semble désormais essentiel de passer enfin d'approches séparées et cloisonnées dans le bâtiment : basées sur la performance pour l'énergie et basées sur des prescriptions pour la QEI, à une approche globale de la performance de la conception des bâtiments et des solutions technologiques.
La collaboration internationale est une condition préalable à cet effort, car le déploiement de la smart ventilation est actuellement entravé dans de nombreux pays en raison de contraintes réglementaires normatives qui varient d'un pays à l'autre. Dans bons nombres de pays, la smart ventilation est méconnue et n’est pas intégrée dans les normes ce qui empêche son déploiement.
Grâce à la méthode développée dans SmartVENTIB, le consortium d’experts sera en mesure de produire l'ensemble des preuves nécessaires pour prendre des mesures réglementaires afin de surmonter les obstacles et de générer un consensus.
Les partenaires du projet :
Le projet SmartVENTIB a été sélectionné par la région AURA lors de l’AAP "Ambition Internationale" 2024, sur la base du financement de mobilités entrantes et sortantes, et l’organisation de deux workshops. Ce projet a également été lauréat de l’appel à projets interne de la direction de la recherche du Cerema "Tremplin Europe et International".
L'Université de Nottingham (UoN) possède le plus grand nombre de départements de recherche parmi les universités britanniques, après Cambridge, Oxford et Londres. Le département en architecture s'est forgé une solide réputation en matière de recherche. UoN donne accès à sa plateforme "Pulse", une méthode innovante encore peu utilisée.
L'Université de Gand (UGent) est l'une des universités européennes dont la croissance est la plus rapide en termes de capacité de recherche et de productivité. Le groupe impliqué contribue activement à la législation et à la normalisation, en UE et en Belgique.
La KU Leuven (Katholieke Universiteit Leuven, KUL) est de loin la plus grande université de Belgique en termes de recherche, classée 14e université européenne (Times Higher Education). Prof Hilde Breesch (KULeuven) est experte et apportera ses compétences en matière de résilience. Elle pilote la plateforme internationale VENTICOOL.
VELUX (Danemark), en tant que principal fabricant de fenêtres fondé en 1941, possède une forte expertise de recherche en climat intérieur. VELUX fait partie de groupes de normalisation et de législation visant à définir les exigences futures en matière de climat intérieur et s’investit sur l’effort normatif dans ce projet.
Anjos est l'un des principaux fabricants français de composants de ventilation depuis 1959 basé dans l’Ain. Anjos développe actuellement avec le Cerema un "Banc expérimental NUAGE", permettant aux différents indicateurs de performance d'être validés par des tests, en collaboration avec TENERRDIS, et avec le soutien de la région AURA, programme "Partenariats d’Innovation Auvergne-Rhône-Alpes".
BRANZ est l'association de recherche sur le bâtiment de New-Zealand qui travaille et influence les réglementations, sur les matériaux, les performances, et l'impact carbone.
Au sein du prestigieux Berkeley Lab (LBNL), le groupe dirigé par Dr Walker travaille sur la décarbonisation et les réductions d'énergie, ainsi que sur la qualité de l'air intérieur. Le LBNL est le principal laboratoire du ministère américain de l'environnement pour la QAI, Leadership des activités de normalisation liées à la ventilation aux U.S.A.
Le consortium SmartVENTIB est ainsi riche de compétences et d'expériences complémentaires sur 3 continents avec 1 centre de recherche privé de niveau national , 5 Laboratoires/universités reconnues, 2 partenaires industriels. Plusieurs partenaires dont le Cerema sont représentants nationaux au sein de l’AIVC, centre d'information de l'Agence internationale de l'énergie (IEA) sur la ventilation économe en énergie.
L’appel à projets Ambition Internationale de la Région Auvergne Rhône Alpes
L’appel à projets Ambition Internationale a pour objectif de soutenir le rayonnement et la valorisation de l’enseignement supérieur et de la recherche de la Région Auvergne-Rhône-Alpes sur la scène européenne et internationale. Il accompagne les collaborations internationales en matière de recherche et de formation dans les thématiques prioritaires et notamment les filières régionales d’excellence en Région Auvergne-Rhône-Alpes.
Dans le cadre de son Plan Auvergne-Rhône-Alpes 2022-2028 pour l’économie, l’emploi, la formation et l’innovation et du Schéma régional de l’enseignement supérieur, la recherche et l’innovation (SRESRI), la Région Auvergne-Rhône-Alpes soutient les établissements d’enseignement supérieur et de recherche du territoire avec l’objectif notamment de développer les partenariats avec les entreprises et d’accompagner les transitions.
Cet appel s’inscrit dans le développement de l’excellence de la recherche et des formations à un niveau international qui est reconnu comme essentiel par la Région pour servir les enjeux en matière d’innovation et de compétences en Auvergne-Rhône-Alpes.
Les critères de sélection étaient les suivants :
- Intégration étayée du projet dans la stratégie de l’établissement ;
- Niveau d’autofinancement assuré par l’établissement sur l’assiette des dépenses éligibles ;
- Qualité et crédibilité des actions de valorisation du projet et du soutien régional apporté ;
- Clarté des livrables assortis d’indicateurs de réalisation ou/et d’impact quantifiés ;
- Cohérence des actions mises en œuvre, des moyens associés et du calendrier prévisionnel ;
- Qualité du partenariat et pertinence dans la stratégie internationale de l’établissement.