RdV Réhabilitation frugale #3 : Ventilation naturelle en réhabilitation

avec Sophie BRINDEL-BETH, architecte DPLG, ingénieure bâtiment et membre de l’ICEB

mardi 17 octobre 2023

La ventilation naturelle est un un bon moyen pour assurer le confort et diminuer les consommations énergétiques et l’entretien. Mais comment appréhender la faisabilité de sa mise en œuvre selon les contextes (patrimoine ancien, maison individuelle, construction contemporaine, ERP…) ?

Sophie BRINDEL-BETH est architecte DPLG et Ingénieure Bâtiment. A partir de cette double formation, elle a partagé sa vie professionnelle entre projets d’architecture, recherches et enseignement. Elle prépare actuellement un guide de la réhabilitation frugale au sein d’un groupe de travail de l’ICEB dont elle est membre active. Sa parution est prévue en fin d’année 2024. Nous vous informerons de sa sortie et vous proposerons un RDV spécifique pour présenter ce travail collectif, en décembre 2024.
La présentation de ce RDV #3 est l’objet d’un chapitre de ce futur guide.

L’ICEB est une association rassemblant près de 70 professionnels de terrains. Depuis 25 ans, elle élabore des solutions innovantes en matière de développement durable dans le bâti et l’aménagement et fait évoluer les
pratiques des acteurs par le partage de son expertise, de ses recherches et de ses expérimentations (groupes de travail, publications, formations, évènements publics).

Introduction

La ventilation naturelle suscite un vif intérêt aujourd’hui, notamment dans le neuf, et les projets qui la mettent en œuvre sont autant d’expériences importantes pour avancer sur ces sujets. Toutefois, en matière de ventilation naturelle en réhabilitation, les retours d’expériences sont plus rares. Lors de ce RDV#3, Sophie BRINDEL-BETH nous expose son point de vue éclairé d’architecte-ingénieure sur la façon de l’aborder spécifiquement en réhabilitation et principalement dans le domaine du logement. Elle nous lance également un appel pour partager vos expériences, vos observations, vos projets de ventilation naturelle en réhabilitation sur tout type de programme.

Des problèmes à résoudre

1. La conformité à la règlementation avec des exigences qui augmentent
2. La maîtrise les débits
3. La gestion des déperditions d’énergie
4. La réutilisation des conduits existants
5. La circulation de l’air et l’acoustique
6. Les spécificités régionales

La ventilation naturelle permet d’éviter le recours à la mécanisation (réseaux et machines), l’entretien des
installations et leurs consommations d’électricité, mais il faut trouver un juste équilibre entre confort, santé,
facilité d’usage, maîtrise technique et conformité règlementaire. Mettre en place une ventilation naturelle
relève à la fois de l’expérience vécue et de la connaissance :

• Connaissance de l’histoire de la ventilation pour enquêter sur le bâti concerné et déterminer les chemins de l’air ;
• Connaissance du contexte : vent, pollution, effet de masque, usage (par exemple, pas de process hors norme type centrale à vapeur pour repassage à domicile, utilisée pour plusieurs familles), etc. ;
• Connaissance des phénomènes aérauliques qui rendent la ventilation naturelle opérationnelle ;
• Connaissance du cadre règlementaire.

Une histoire du renouvellement d’air

Le déjà là pour la ventilation se comprend à partir de l’histoire règlementaire du renouvellement d’air pour les logements.
Au 19ème siècle, le renouvellement de l’air se faisait essentiellement via un le geste d’hygiène : ouvrir ponctuellement les fenêtres. Le reste du temps, l’air circulait grâce à la perméabilité à l’air des portes et fenêtres et des cheminées et, même, de toute l’enveloppe du bâtiment. A partir de 1813, l’invention de boisseaux préfabriqués en terre cuite a permis d’installer, à moindre coût, un conduit de fumée pour chaque pièce principale. L’installation de moyens de chauffage dans ces pièces, cheminées à feu ouvert ou poêles, s’est accompagnée de beaucoup de morts par asphyxie, liés à des défauts de tirage. En conséquence, dès 1906, l’évacuation des fumées de combustion est traitée de manière spécifique et distincte du renouvellement d’air.
Puis, à partir de 1937 et, d’abord à Paris, le renouvellement d’air devient obligatoirement permanent : 1 conduit individuel de sortie d’air en cuisine et dans les autres pièces humides et des entrées d’air en façade de chaque pièce principale. Chaque logement avait donc au moins un conduit débouchant en toiture.
Pour limiter le nombre de conduits, à partir de 1958, on a installé des shunts. Il s’agit d’un dispositif fait d’un conduit individuel sur un étage qui rejoint un conduit collectif au niveau supérieur. Mais ce dispositif nécessite de superposer les salles de bains sur des salles de bains, les cuisines avec des cuisines.

Pendant ce temps, les scandinaves ont mis au point la VMC. L’arrêté du 22 octobre 1969 a rendu obligatoire un renouvellement d’air général et permanent en logement, ce que garantit une VMC, mais celle-ci n’est pas rendue obligatoire. L’arrêté du 24 mars 1982 a permis de moduler le renouvellement, en fonction des usages, il est toujours en vigueur. Mais, cette modulation, puis la réduction plus importante des débits par l’utilisation de systèmes hygroréglables, autorisée en 1983, ne permettent plus de garantir une bonne qualité de l’air intérieur.

Ces arrêtés n’excluent pas la ventilation naturelle. Toutefois, il faut prouver que le renouvellement d’air est bien, pour les logements, général et permanent. Il faut, donc, être volontariste pour la mettre en œuvre. Cela concerne avant tout les logements construits avant 1969 et sans système de renouvellement d’air ou traités en ventilation naturelle.
En tertiaire, il est plus facile de réaliser une ventilation naturelle.

De la théorie à la pratique

Dans la pratique, l’âge du bâtiment va aider le diagnostic du renouvellement d’air dans le bâtiment (Comment
l’air circule dans le bâtiment ? Y a-t-il un dispositif particulier ?) et guider vers une solution :

• Bâtiments construits avec 1937 : voir si les conduits de fumée sont utilisables et suffisants pour faire sortir l’air et si on peut installer des entrées d’air en façade de chaque pièce principale ;
• Bâtiments construits entre 1937 et 1958 : ajouter à l’examen précédent, celui des conduits d’air pouvant déboucher en toiture ;
• Bâtiments construits entre 1958 et 1969 : aux diagnostics précédents, il faut, parfois vérifier le fonctionnement d’un shunt (Est-il suffisant et avec des conduits en bon état ? Est-il sans incidences sur le confort visuel) ;
• Bâtiments construits après 1969 : vérifier la circulation de l’air et le dispositif de renouvellement d’air mis en place et, s’il y en a, le bon état de la VMC qu’il est préférable d’améliorer

La VMC est basée sur un écart de pression de 20 pascal obtenu grâce au moteur. En VN, ce delta ne peut pas être si important ni aussi constant. A partir de l’expérience, les spécialistes proposent de se fixer pour objectif 10Pa au lieu de 20. Cela revient à multiplier par 1,4 les débits d’air nécessaires pour le renouvellement d’air.

Bien entendu, l’évacuation des produits de combustion doit toujours être distincte du renouvellement hygiénique de l’air.
Dans la vidéo et le support visuel, Sophie BRINDEL-BETH nous livre quelques règles simples pour choisir et dimensionner les entrées et sorties d’air adaptées à la ventilation naturelle et nous explique les conditions de réutilisation des conduits

Les 2 moteurs de la ventilation naturelle

Il est essentiel de bien comprendre les phénomènes qui mettent en marche le déplacement de l’air à l’intérieur des bâtiments. Il résulte de différences de pression :
• LE TIRAGE THERMIQUE fait monter l’air chaud : c’est un écart de pression de l’air entre l’entrée dans le local à ventiler et l’extrémité du conduit à l’extérieur qui provoque le mouvement. Il dépend de la hauteur entre ces deux points et de la différence de température de l’air intérieur et de l’air à la sortie en toiture. Le tirage thermique est faible en mi-saison, mais le renouvellement d’air qu’il apporte peut lors être complété par l’ouverture des fenêtres ou l’augmentation à cette saison des surfaces d’entrées et de sorties d’air.
• LA PRESSION DU VENT qui pousse l’air à travers le bâtiment, à partir des entrées d’air en façade et le fait sortir par des orifices présents sur l’autre façade et par des conduits débouchant en toiture. Elle joue un rôle majeur dans l’efficacité de la ventilation naturelle. L’environnement proche du bâtiment est donc à analyser pour optimiser les effets du vent.

La ventilation naturelle et utilisation du déjà là

La ventilation transversale joue sur ces 2 moteurs et implique des ouvertures sur des façades opposées ou adjacentes. Comme les vents ne sont pas toujours les mêmes, il est préférable d’avoir des ouvrants modulables pour compléter les passages fixes et des utilisateurs avertis.
En réhabilitation, comme en neuf, deux règles :
• Surface utile des ouvrants d’entrée d’air au moins égale à 4% de la surface de la pièce balayée et 25% de la surface de la façade ;
• Surface utile des orifices de sortie égale et, si possible, supérieure surface utile des orifices d’entrée

Les orifices de sortie peuvent comprendre des bouches d’air en façade et des sorties en toiture au débouché d’anciens conduits. Le débit, au niveau de ces sorties-là, peut être augmenté, sous l’effet du vent, par des accélérateurs.
En réhabilitation de logements, la présence d’anciens conduits en bon état, propres et étanches est une chance à bien exploiter pour pouvoir renouveler l’air par une ventilation naturelle.
Pour la ventilation naturelle, Sophie Brindel-Beth nous rappelle qu’il convient de consulter les règlements sanitaires départementaux, d’analyser le contexte et le bâtiment. Elle ne convient pas quand le bruit ou la pollution extérieure sont importants. Elle dépend de l’exposition au vent du bâtiment.
Aujourd’hui, il n’existe pas de contrôle de la ventilation naturelle, mais cela pourrait changer.

Rappel des exigences règlementaires pour les bâtiments existants (logement + tertiaire)

https://www.ecologie.gouv.fr/exigences-reglementaires-thermiques-batiments-existants
https://www.ecologie.gouv.fr/eco-energie-tertiaire-eet

Le décret tertiaire prévoit les 5 axes d’amélioration : usage, aménagements, exploitation, enveloppe, équipement. Et si la ventilation est intégrée par le décret dans ces 5 axes, il est intéressant de constater qu’en cas de VN, l’absence d’équipement mécanique et la prise en compte des effectifs, des taux et des temps d’occupation, le bilan peut pencher en faveur de la ventilation naturelle si elle est complétée par des possibilités d’obturer ou d’ouvrir des passages d’air en fonction de l’occupation et du confort thermique.

Le carnet d’information du logement dit le CIL

https://www.service-public.fr/particuliers/vosdroits/F36759
https://www.ecologie.gouv.fr/carnet-dinformation-du-logement

Exigé depuis le 1 janvier 2023 pour tout Permis de Construire ou Autorisation de Travaux, la ventilation naturelle n’y est pas mentionnée en tant que telle et il devra être prouvée qu’elle est économique et performante.

Des expériences à partager

Pour un bâtiment accueillant des chercheurs et des doctorants de l’Université de Nanterre, située à proximité d’une autoroute, il a été montré, lors de la programmation du bâtiment à construire, que le bruit et la pollution extérieurs n’imposaient pas une ventilation double flux (DF) avec filtration de l’air. Cela a permis à l’architecte de proposer de la ventilation naturelle pour les espaces de bureau. Cette solution a été acceptée par le maître d’ouvrage après vérification de l’incidence de ce choix sur les consommations énergétiques : solution plus consommatrice en chauffage, mais l’énergie est fournie par un réseau de chauffage interne à l’université, et exigeant beaucoup moins d’électricité qu’avec un système double flux.

Points de vigilance :

• Changement de fenêtres anciennes non étanches à l’air => revoir les trajets de l’air ;
• Orientation des façades / vents dominants : voir modulation de l’effet du vent, indiqué notamment par la règlementation neige et vent ;
• Implantation du bâtiment / influence d’un autre bâtiment sur la force du vent : elle devient négligeable à une distance au moins égale à 10 x la hauteur du bâtiment qui fait obstacle au vent ;
• Pas de ventilation traversante à travers plusieurs locaux (hors circulations) ;
• Bien vérifier l’ensemble des vents même ceux qui ne sont pas dominants. ;
• Les sections des entrées d’air fixes en VN sont indiquées en surface utile et non en dimension globale (diapo 10) ;
• Surface totale des sorties d’air égale ou supérieure à celle des entrées d’air.

Pour conclure

Réhabiliter avec le vent nécessite de comprendre les phénomènes en jeu, savoir reconnaitre les qualités et les défauts du bâtiment existant au regard de son potentiel. Il s’agit donc d’observer, d’enquêter sur le déjà-là, dans une approche élargie du bâtiment dans son territoire, condition première pour déterminer la faisabilité de la ventilation naturelle en réhabilitation (du sur mesure et non du prêt à porter !).
Tout comme un surfeur apprend à utiliser l’énergie de la vague, nous devons (re)apprendre à utiliser l’air qui passe pour faire respirer nos bâtiments gratuitement, tout en maintenant confort et facilité d’usage. La ventilation naturelle ne peut s’envisager sans une analyse du potentiel bioclimatique du bâtiment, potentiel qui est à exploiter selon le climat et l’environnement proche. Ce travail nécessite des connaissances et requiert de l’expérience. Espérant que cet exposé y a contribué, et n’hésitez pas à nous adresser vos retours d’expériences de ventilation naturelle en réhabilitation.

Merci à Sophie pour ce cadrage très intéressant sur la ventilation naturelle en réhabilitation !

Ressources

GUIDES

• Un guide de la réhabilitation frugale est actuellement en préparation. Sa parution est prévue en fin d’année 2024. Nous vous informerons de sa sortie et vous proposerons un RDV spécifique de présentation en décembre 2024.
• Le guide réalisé par l’ICEB sur la ventilation naturelle (non spécifique réhabilitation)

DOCS

• Une note d’Alain BORNAREL sur la ventilation naturelle en HBM
• Les travaux de Jacques GANDEMER sur l’architecture et le vent

EXPO : Ventilation naturelle. Respirer sans machine…

• Des exemples de ventilation naturelle en neuf (14 projets) & en réhabilitation (3 projets) dans cette exposition organisée par l’Ecole d’architecture de Paris La Villette en mars-avril 2023. Le sous-titre est très évocateur !
• Une conséquente bibliographie sur la ventilation naturelle diffusée par EKOPOLIS 

Et ci-dessous, retrouvez le support visuel de la présentation.

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Le groupe thématique Réhabilitation frugale se fixe pour objectif de démultiplier nos expériences en la matière en partageant l’analyse de projets pris dans leur contexte global de réalisation. Nous nous réunissons en visio, le dernier mardi des mois pairs, de 18h à 19h45 autour de cas concrets terminés ou en cours d’élaboration avec leurs acteurs qui nous parlerons de leurs motivations et des freins rencontrés; et des interventions ponctuelles de spécialistes sur une thématique choisie pour appréhender les phénomènes en jeu. Vos propositions de projets sont les bienvenues! Pour participer et recevoir toutes nos actualités inscrivez-vous : Réhabilitation frugale