Cet article fait partie du dossier : Projet de recherche Ademe JUSTAIR
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Il a permis de construire une méthode pour guider les acteurs dans le choix des systèmes de ventilation les mieux adaptés au contexte. Mené en s’appuyant sur l’expérience des acteurs professionnels et des collectivités gestionnaires de patrimoine immobilier, Justair permet de mieux comprendre la performance réelle des systèmes de ventilation et fournit, entre autres, un outil de visualisation et partage des résultats pour identifier des solutions de ventilation optimales dans les maisons individuelles rénovées.
Le projet Justair constitue une première étape structurante, en contribuant à la production de connaissances scientifiques et techniques nécessaires à une intégration efficace de la ventilation dans les projets de rénovation énergétique. Il ouvre ainsi un champ d’étude et constitue un socle pour approfondir ces travaux au cours des années à venir.
Retrouvez dans cet article du Cerema les livrables, ainsi qu'un focus sur les retours d’expérience et la méthode issue de ce projet lancé en fin d’année 2022, et financé par l’Ademe avec 3 partenaires : le CEA pilote du projet, le Cerema et Dorémi.
Les enjeux de la ventilation dans la maison individuelle rénovée sont nombreux :
La ventilation est donc indispensable pour garantir le succès d’une rénovation énergétique.
Cependant, les données disponibles montrent que 25% du parc de logement individuel ne dispose d’aucun système de ventilation, 33% sont équipés d’une ventilation mais pour 50% de ces installations, celles-ci rencontrent des dysfonctionnements en raison de leur installation ou du choix du dispositif. Il convient donc de prendre en compte impérativement cet équipement dans le cadre de rénovation énergétique, afin de répondre aux enjeux de la performance globale des bâtiments.
Toutefois, le choix d’une stratégie de ventilation est complexe car sa performance est multicritère : qualité de l’air intérieur, confort thermique été-hiver, confort acoustique et olfactif, coût du système de ventilation par rapport à sa performance, consommations électrique du système de ventilation et de chauffage, etc. Et ce, couplé à l’installation du système de ventilation, qui peut s’avérer compliquée dans un bâtiment existant, notamment par le passage des gaines de ventilation si celles-ci n’ont pas été anticipées.
Le projet Justair vise à répondre à ces objectifs, en partant d’une écoute des pratiques et besoins des différents acteurs de la ventilation dans le logement rénové, afin de proposer in fine une aide à la décision multicritères sur ce choix de stratégie de ventilation.
1/ Ecouter les acteurs publics et les professionnels pour identifier les pratiques et les besoins à l’installation de systèmes de ventilation performants
Afin de recueillir les besoins et d’éclairer les pratiques, les acteurs publics de la rénovation énergétique des bâtiments (PETR : Pôle d’Equilibre Territorial et Rural, collectivités, services en charge de l’énergie, accompagnateurs en rénovation énergétique – ALEC : Agence Local de l’Energie et du Climat...) et des artisans ont été interrogés notamment à l’occasion d’ateliers et d’entretiens individuels. En complément de ces enquêtes, la prise en compte d’une étude sociologique sur la ventilation, vue du côté des habitants, a permis des regards croisés entre utilisateurs (habitants) et artisans.
Ce retour d’expérience auprès des artisans, des accompagnateurs en rénovation énergétique et des habitants ont permis d’identifier les freins et les leviers à l’installation de systèmes de ventilation performants. Celui-ci est structuré en dix problématiques principales :
| Problématique | Public concerné | Objectifs | |
|---|---|---|---|---|
1 | Des habitants encore trop peu sensibilisés à la QAI et à la ventilation | Habitants / ménages ; Accompagnateurs en rénovation énergétique | Renforcer la sensibilisation des ménages aux enjeux de qualité de l’air intérieur (QAI) et de ventilation ; mieux mobiliser les espaces France Rénov’ pour informer, convaincre et préconiser une ventilation adaptée. | |
2 | Un argumentaire auprès des clients à construire | Artisans / installateurs et clients / habitants | Donner aux professionnels des arguments simples et adaptés pour expliquer l’intérêt de la ventilation et accompagner le choix d’un système (Ex. comparaison par rapport à un autre, choix d’une solution plus performante…). | |
3 | Des difficultés pour faire un choix éclairé de système de ventilation | Artisans / installateurs et habitants | Mettre à disposition des outils d’aide au choix permettant de comparer les systèmes selon leur performance globale et pas uniquement selon un critère technique ou économique. | |
4 | Des artisans et professionnels qui les conseillent encore trop peu formés | Artisans / installateurs et professionnels prescripteurs ou conseillers | Adapter et renforcer la formation aux problématiques réellement rencontrées sur le terrain et à l’installation de systèmes performants ; améliorer l’accès à une expertise fiable. | |
5 | Des documents de référence qui ne parviennent pas aux cibles visées | Artisans / installateurs et autres professionnels de la ventilation | Faciliter l’accès aux ressources existantes par un recensement, une centralisation et une diffusion plus efficaces des documents de référence. | |
6 | Des réglementations existantes qui ne sont pas toujours connues et respectées | Artisans / installateurs et professionnels du bâtiment | Améliorer la connaissance et l’appropriation des réglementations, règles de l’art, DTU et ATec, et favoriser leur application effective sur le terrain. | |
7 | Des ventilations dimensionnées de manière disparate | Artisans / installateurs, fabricants et acteurs intervenant dans le dimensionnement | Harmoniser les pratiques de dimensionnement, améliorer leur qualité et assurer une meilleure traçabilité des choix et calculs réalisés. | |
8 | Des pratiques d’installation et de mise en service qui manquent d’uniformité | Artisans / installateurs, fabricants et autres professionnels intervenant sur le chantier | Améliorer la qualité et l’homogénéité de la mise en œuvre, renforcer la coordination entre intervenants et systématiser la mise en service et la vérification des installations. | |
9 | Des actions de maintenance et d’entretien qui restent rares | Habitants / ménages et artisans / installateurs | Sensibiliser les ménages à la nécessité d’un entretien régulier ; clarifier les responsabilités et les pratiques de maintenance ; donner aux artisans des moyens pour mieux transmettre ces recommandations. | |
10 | Une absence d’identité professionnelle chez les installateurs de ventilation en maison individuelle | Artisans / Installateurs, professionnels du bâtiment et acteurs de la filière | Faire émerger et reconnaître une identité professionnelle spécifique, notamment autour de la notion de « ventiliste », et contribuer à la structuration de cette profession. |
Les retours montrent un fort besoin de formation des professionnels et de montée en compétence de l’ensemble des acteurs sur les systèmes de ventilation. Il apparaît aussi utile de valoriser cette compétence, souvent acquise sur le terrain, mais qui est très utile en particulier dans les opérations de rénovation.
Les partenaires du projet Justair ont décomposé le processus de choix, d’installation, de mise en service, d’entretien et d’usage des systèmes de ventilation, pour envisager comment diffuser l’information utile à chaque étape.
2/ Définition d’une méthode d’évaluation des systèmes de ventilation
A partir des retours d’expérience, le projet Justair visait à identifier les stratégies de ventilation pertinentes dans les opérations de rénovation de maisons individuelles pour définir une méthodologie afin d’évaluer la performance des systèmes de ventilation. Huit stratégies de ventilation mécanique ont été identifiées (par extraction/double flux/soufflage avec différents systèmes de régulation et différents niveaux d’intervention nécessaires). Pour chaque stratégie, les composants du système de ventilation, les avantages et problématiques des systèmes et des composants ont été analysés dans le contexte de maisons en rénovation, en s’appuyant sur la bibliographie existante. Un tableau comparatif a été réalisé.
La performance d’un système de ventilation comprend deux aspects pour lesquels des indicateurs et des méthodes d’évaluation ont été définis en s’appuyant sur les travaux de l’annexe internationale IEA EBC 86 (cadre visant à optimiser la QAI dans les logements, en assurant une consommation d’énergie la plus faible possible) dans laquelle le Cerema était impliqué :
- La performance physique quantifiable : pollution de l’air intérieur, humidité, consommation énergétique, confort thermique en hiver et en été, confort acoustique et confort olfactif. Une modélisation thermo aéraulique a été réalisée pour l’été et l’hiver sur base des caractéristiques physiques de l’enveloppe du bâtiment et des techniques de ventilation, de scénarios météo et de pollution de l’air extérieur, de scénarios d’occupation et de scénarios d’émissions de polluants.
- La performance économique : les coûts de conception, d’installation et d’entretien.
3/ Modélisation les flux d’air et les performances des systèmes de ventilation
Un modèle thermo-aéraulique a été développé par le Cerema afin d’étudier les performances de chaque système de ventilation selon les indicateurs définis. Ce modèle a été ajusté grâce aux résultats expérimentaux sur une maison test de trois de ces systèmes (lot 4), augmentant ainsi sa fiabilité.
Une étude paramétrique a ensuite été menée pour faire varier de nombreux paramètres (Tableau 2) tels que la localisation de la maison, son étanchéité à l’air, le comportement des occupants, le niveau de pollution extérieur, etc. Plus de 700 cas ont ainsi été simulés pour chacune des stratégies de ventilation, ce qui permet d’étendre la portée des résultats obtenus.
| Catégorie | Valeurs | |||
|---|---|---|---|---|
| Météo | H1b | H2b | H3 | |
| Pollution extérieure | Moyenne | Forte | ||
| Enveloppe | Mauvaise isolation + mauvaise étanchéité | Bonne isolation + bonne étanchéité | Bonne isolation + très bonne étanchéité | |
| Occupation | 4 occupants + présence moyenne | 4 occupants + forte présence | 6 occupants + présence moyenne | |
| Emissions internes | Faibles | Moyennes | Fortes | |
| Gestion des ouvrants | Peu de ventilation naturelle | Beaucoup de ventilation naturelle | ||
| Tampon hygroscopique | Basse | Grand | ||
L’objectif est ainsi d’évaluer la performance globale des différentes stratégies de ventilation au regard de la qualité d’air intérieur, du risque de condensation pour le bâti, des besoins thermiques de chauffage, du confort thermique d’été et des consommations électriques des auxiliaires de ventilation tout au long de l’année, pendant la saison de chauffe comme en été.
Les résultats de ces simulations ont été intégrés dans un outil en ligne d’aide à la décision, qui permet à un utilisateur de comparer les performances des différents systèmes pour un cas spécifique en fixant les paramètres aux valeurs souhaitées.
Lien outil d’aide à la décision hébergé sur le site de l’ADEME :
4/ Etude expérimentale des performances des systèmes de ventilation
Une maison expérimentale de la plateforme INCAS de CEA a été instrumentée pour tester les performances en conditions réelles de 3 des 8 systèmes de ventilation étudiés. Les transferts d’air, d’humidité, de chaleur ont été observés pour chaque dispositif sur deux saisons. Le travail de confrontation entre les résultats expérimentaux et numériques a permis d’améliorer la fiabilité du modèle, avec in fine une très bonne correspondance pour les indicateurs aérauliques (débits et concentration en CO2), une bonne correspondance pour les taux d’humidité, mais des résultats plus contrastés sur la température.
Principaux enseignements
Il n’existe pas de système optimal sur tous les critères : les performances résultent d’un compromis entre qualité de l’air, confort, consommation énergétique et fonctionnement aéraulique. L’absence de ventilation mécanique dans un projet de rénovation énergétique d’une maison individuelle constitue le pire scénario. Même avec une aération quotidienne par ouverture des fenêtres, l’impact sur la santé des occupants et la durabilité du bâtiment est alarmant pour la grande majorité des situations testées. Ensuite, sur les différentes stratégies de ventilation mécanique, on peut citer comme conclusions générales principales :
- En hiver, les systèmes à débits élevés, notamment les VMC double-flux (VMC DF) et l’insufflation (V.M.I), gèrent mieux le CO₂ et les polluants continus. Les systèmes hygroréglables consomment moins d’énergie, mais leur gestion du CO₂ est moins performante.
- Pour les pics d’humidité et de particules fines, les systèmes capables d’augmenter fortement les débits lors des émissions obtiennent de meilleurs résultats. L’impact de la qualité de l’air intérieur sur la santé des occupants étant fortement corrélé à la concentration en particules fines, les systèmes présentant un débit élevé lors des épisodes de cuisson (tels que l’hygroréglable) présentent des performances similaires à ceux ayant un débit élevé permanent pour ce critère
- Sur le plan énergétique, les systèmes hygroréglables ont les consommations électriques et les besoins de chauffage les plus faibles, tandis que les VMC double-flux avec récupération de chaleur réduisent fortement les besoins de chauffage.
- La V.M.I se distingue pour le radon, grâce à la surpression du logement, tandis que les systèmes en dépression favorisent davantage les entrées d’air par les défauts d’étanchéité, mais s’avèrent tout de même plus bénéfiques qu’une absence de ventilation.
- En été, l’ouverture des fenêtres réduit les différences entre systèmes, mais peut aussi perturber le balayage de l’air. Les systèmes à débits élevés améliorent davantage le confort thermique.
Il convient toutefois de rester vigilant concernant les résultats obtenus et disponibles via l’outil de visualisation (d’aide à la décision) en ligne réalisé lors de ce projet. L’aide d’outil à la décision permet d’obtenir des comparaisons pour des indicateurs de performances des différents systèmes pour un cas spécifique de maisons individuelle.
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