Le principe de fonctionnement est simple : l’air vicié extrait cède ses calories à l’air neuf entrant avant d’être rejeté à l’extérieur. L’échange de chaleur se fait de manière passive.

Ceci est tres bien expliqué dans la vidéo suivante :

Avantages :

• réduction des besoins de chauffage
• filtration de l’air entrant (pollens et poussières)
• suppression des courants d’air froid
• adapté au puits canadien/provençal
• isolation acoustique vis à vis des bruits extérieurs
• possibilité d’adapter les débits aux besoins

Inconvénients :

• coût important
• installation plus complexe d’une simple-flux (gaines, caisson accessible)
• entretien (changement de filtres)
• risque de bruit de soufflage dans les zones de couchage en cas de mauvaise conception
• consommation du groupe (2 ventilateurs)

Pour que la double-flux soit  « rentable » il faut :

• que les besoins de chauffage soient fortement réduits, c’est-à-dire que la différence de température entre l’ai extrait et l’air insufflé soit la plus petite possible : c’est le rendement de l’échangeur.
• que la consommation électrique du groupe soit la plus faible possible. Ben oui, à quoi bon réduire la consommation de chauffage si on augmente celle des auxiliaires!

Augmenter le rendement de l’installation

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Le type d’échangeur

Il existe plusieurs type d’échangeurs : les statiques et les rotatifs. Ces derniers sont plutôt destinés à l’aération des bâtiments du tertiaire, je me contenterai donc de décrire les statiques :

L’échangeur à courants croisés

C’est le plus simple, son rendement tourne entre 50 et 70%. Il équipe les vmc bas de gamme.

L’échangeur à contre courants

Les échanges thermiques entre les flux sont maximisés, ce qui augment le rendement (entre 70 et 80%)

L’échangeur à contre courants croisés

C’est évidemment la combinaison des 2 premiers qui permet d’obtenir les meilleurs rendements (jusqu’à 95%)

Les arguments de la grande surface de l’échangeur (pouvant atteindre plusieurs dizaines de m²) et de sa composition (aluminium à la place du plastique) sont également souvent avancés par certains fabricants.

L’isolation de l’installation

Pour éviter des pertes d’énergie dans et après l’échangeur il faudra :

• placer le caisson dans un local isolé. Il devra par ailleurs être facilement accessible afin de pouvoir réaliser les opérations d’entretien dans de bonnes conditions.
• placer les gaines d’air chaud (reprise air vicié et insufflation d’air neuf) dans des espaces chauffés. Si ce n’est pas possible, il faudra veiller à les isoler correctement.

L’étanchéité du bâtiment

La double-flux ne sera efficace que si la maison est parfaitement étanche. Des entrées/sorties d’air parasites feront sérieusement chuter le rendement de l’installation par une perturbations des flux d’air : les bouches d’extraction auront tendance à aspirer de l’air froid par les fuites, l’air vicié aura donc moins de calories à rendre à l’air neuf entrant dans l’échangeur et l’air neuf insufflé et faiblement réchauffé pourra en plus s’échapper du bâtiment au lieu de poursuivre son chemin vers les bouches d’extraction (voir cet article).

Diminuer la consommations électrique du système

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Types de moteurs

Les moteurs de ventilateurs peuvent etre à courant alternatif ou continu. Ces derniers consomment moins, ont une durée de vie plus longue et permettent de faire varier les débits. Ils sont donc à privilégier.

Réguler les débits en fonction des besoins

Les débits d’extraction à assurer sont calculés en fonction du volume de l’habitation et du nombre de pièces humides.

En général, la centrale à 3 débits de fonctionnement :

• réduit : pour les périodes d’inoccupation
• normal : pour assurer l’élimination de l’humidité
• élevé : en cas de besoin ponctuel d’élimination de polluants (odeurs, fumée…)

La régulation peut se faire de manière :

• manuelle grâce à un clavier de contrôle. L’utilisateur pourra passer en allure réduite avant de partir en vacances ou en allure élevée lors de la cuisine par exemple.D’ailleurs le clavier est souvent disposé dans la cuisine et certains possèdent un bouton de débit élevé temporisé (30 minutes environ).  L’inconvénient de cette méthode est que le débit sera supérieur au besoin une grande partie de la journée à moins de modifier manuellement le débit plusieurs fois par jour, ce qui est très contraignant.
• automatique grâce à un programmateur horaire. Le débit normal peut être programmé pour le matin et le soir pour l’utilisation des pièces humides (douches, cuisine) alors qu’en journée, lorsque les occupants seront au travail, l’allure sera fixée au débit minimal.
• automatique grâce à des sondes. La VMC ne fonctionne alors qu’au débit minimal sauf si les sondes détectent une élévation de l’hygrométrie (lors de la douche ou de la cuisine) ou du taux de CO2 (lors d’un diner entre amis par exemple). C’est la solution qui permet de réguler au plus juste les débits en fonction des besoins, mais c’est également la solutions la plus onéreuse, disponible uniquement sur les modèles haut de gamme.

Réduire les pertes de charges

Il faut une bonne conception du réseau pour que le flux d’air puisse progresser dans les gaines sans encombre. Cela a également une incidence sur les nuisances sonores. Il est également important de bien entretenir les filtres, mais la plupart des modèles possèdent un témoin d’encrassement pour éviter de se retrouver avec des filtres bouchés.

Il existe 2 types de filtres :

• les filtres grossiers (type G) destinés à arrêter les particules de poussières. Il sont situés aux entrées (air neuf et air vicié) de l’échangeur.
• le filtre fin (type F), souvent en option, il débarrasse l’air neuf entrant de ses pollens ce qui est particulièrement indiqué pour les occupants soufrant d’allergies.

Sa fonction est :

• d’apporter l’oxygène nécessaire à la respiration des occupants
• d’évacuer la vapeur d’eau
• d’évacuer les polluants de l’air intérieur
• d’évacuer les éventuelles odeurs ou fumées
• de fournir aux appareils de combustion (poêle par exemple) de l’oxygène pour un bon fonctionnement

Le principal signe d’une mauvaise ventilation est la condensation de l’eau contenue dans l’air au contact de surfaces froides (vitres ou murs mal isolés). Cette humidité favorise le développement de moisissures et d’acariens qui peuvent avoir des conséquences sur la santé des occupants.

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C’est pour cela que la ventilation des logements est imposée par la réglementation : la totalité du volume d’air doit être renouvellé sur une période de 2 à 4 heures (variable en fonction des équipements et des pièces considérées), le but étant de maintenir une humidité relative entre 45 et 65%.

La ventilation peut être assurée simplement en aérant régulièrement le logement par l’ouverture des fenêtres. Le problème est qu’il faudrait, pour assurer de bon débits, ouvrir les fenêtres toutes les 2 heures. Les anciens logements n’avaient pas ce problèmes car l’enveloppe comportaient de nombreuses fuites par des défauts de conception de l’étanchéité ou par de larges conduits de cheminée par exemple. Revers de la médaille : la chaleurs s’échappait des logement par toutes ces failles, on avait un air sain mais froid.

Avec le développement de l’isolation des maisons, et le choix de l’isolation par l’intérieur à l’aide de laines de verres extrêmement sensibles à l’humidité,  il a fallu améliorer l’étanchéité des bâtiment notamment en utilisant des pare-vapeur (vous savez l’espèce de papier marron collé sur les laines minérales); L’humidité de l’air intérieur ne pouvant plus etre éliminée de manière naturelle, la ventilation mécanique s’est développé. Elle peut être répartie (VMR) si chaque pièce humide à ventiler possède son ventilateur, ou centralisée (VMC) si un moteur unique assure la ventilation de tout le logement. C’est ce dernier système qui est le plus souvent employé et il se décline en 4 variantes.

La VMC simple-flux autoréglable est la plus courante. L’air vicié est extrait des pièces humides (cuisine, salle de bain, wc) par des bouches reliées au groupe, l’air neuf pénétrant par dépression dans les pièces sèches (chambres, séjour) par des entrées d’air autoréglables (c’est à dire au débit constant) placées au dessus des fenêtres. L’air vicié chaud est donc remplacé par de l’air neuf froid qu’il faut réchauffer dans le logement. Les débits étant constants, il n’y a aucune adaptation au besoin de ventilation.

Avantages :

• cout d’installation faible
• facilité d’installation
• peu d’entretien

Inconvénients :

• déperditions thermiques importantes
• courant d’air froid au niveau des entrées
• nuisances sonores au niveau des bouches
• consommation du groupe

La VMC simple-flux hygroréglable fonctionne sur le même système sauf que le débit d’extraction varie avec le taux d’humidité intérieure. Dans le cas de la VMC hygro A, les bouches d’entrées restent autoréglables (l’air neuf rentre de manière égale par toutes les pièces sèches), alors que pour les VMC hygro B elles sont hygroréglables(l’air neuf rentre de manière prioritaire par les pièces sèches où l’hygrométrie est la plus élevée).

Avantages :

• cout d’installation abordable
• facilité d’installation
• peu d’entretien
• adaptation des débits au besoin et régulation de l’hygrométrie intérieure
• consommation du groupe et déperditions thermiques réduites par rapport à une autoréglable

Inconvénients :

• courant d’air froid au niveau des entrées
• déperditions thermiques non négligeables

La VMC double-flux a la particularité de mécaniser à la fois l’extraction de l’air vicié et l’insufflation d’air neuf. De plus, un échangeur de chaleur permet de transmettre les calories de l’air vicié extrait à l’air entrant.

Plus de détails sur le prochain billet…..

Les qualités de la fibre de bois sont :

• Une bonne isolation d’hiver grâce à une faible conductivité thermique comparable à celle des laines minérales (λ d’environ 0.042).
• Une bonne isolation d’été grâce à une densité d’environ 160 kg/m³ assurant un bon déphasage.
• Une fabrication utilisant des matières premières naturelles, renouvelables et de grande disponibilité.
• Un bilan carbone positif.
• Une possibilité de recyclage (compost).
• Aucun impact sur la santé (pas dégagement de substance toxique,allergisante ou irritante).
• Un bon comportement au feu (ne propage pas les flammes, pas de gaz toxiques)
• Une bonne perméabilité à la vapeur d’eau (mur perspirant)
• Possibilité de le placer à l’extérieur (imperméable grâce à l’ajout de latex, finition possible à l’enduit) afin de conserver l’inertie des murs porteurs.
• Une bonne isolation acoustique (utilisation en résilient sous plancher)

La présence de languettes sur les panneaux facilite leur pose et leur ajustement.Une colle PU expansive est utilisée pour assurer l’étanchéité des joints.  La fixation au mur de bois massif se fait au moyen de larges agrafes ou de vis à tête isolée avec des rondelles plastiques.

En effet, l’isolation limite les transferts de chaleur dans les 2 sens :

• En hiver, l’isolant limite les pertes de chaleur produite dans l’habitat (chauffage, apports passifs et solaires)
• En été, il limite la pénétration de la chaleur solaire.

Le revers de la médaille est, qu’en été, la chaleur qui a réussi à pénétrer dans la bâtisse bien isolée se retrouve piégée et donc favorise l’augmentation de la température intérieure. Pour éviter d’avoir recours à la climatisation (beurk!), le but sera de retarder la montée en température du logement  en journée lorsque la température extérieure est élevée et d’évacuer la chaleur ainsi  accumulée lorsque la température extérieure redescend, en particulier la nuit.

Retarder la montée en température du logement

Un bon isolant pour l’été doit permettre un déphasage de l’onde thermique de 8 à 12 heures pour que la chaleur de la journée ne pénètre à l’intérieur qu’au moment de la soirée où les températures extérieures plus fraiches permettent de l’évacuer. Ainsi, un bon isolant d’hiver peut avoir de piètres performances en été. Donc, même dans les régions chaudes, on doit choisir judicieusement son isolant, surtout pour la toiture, partie la plus exposées aux rayons du soleil.

Exemple : épaisseur minimale d’isolant nécessaire en toiture (en cm)  pour un confort acceptable en hiver et en été

• fibre de bois en panneau :  17.3 pour l’hiver, 18.5 pour l’été
• mousse rigide de polyuréthane : 13 pour l’hiver, 40.5 pour l’été
• laine de verre : 17.3 pour l’hiver, 81.5 pour l’été

Source : R. Geisler, Isofloc

L’inertie du batiment (voir ici) permettra également d’atténuer l’amplitude thermique quotidienne en stockant la chaleur dans la masse.

Évacuer la chaleur

Le principal moyen est la surventilation nocturne que nous aborderons prochainement dans le chapitre ventilation.

Pourquoi?

La chaleur a tendance à s’ »échapper » de nos maisons par 3 modes principaux :

• Par les déperditions de surface à travers les parois opaques (murs, toit, plancher) ou les surfaces vitrées (fenêtres, velux).
• Par les ponts thermiques qui sont en général situés aux jonctions des parois entre elles.
• Par le renouvellement d’air induit par la ventilation et les fuites dues à un défaut d’étanchéité de l’enveloppe du bâtiment.

L’isolation aura pour but de diminuer au maximum toutes ces pertes et d’apporter un confort thermique en supprimant les parois froides et les flux d’air incontrôlés.

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Comment?

L’efficacité d’un isolant peut etre caractérisée par 2 valeurs :

• Sa conductivité thermique (coefficient lambda λ) : plus la conductivité est faible (λ petit), plus le matériau va freiner la progression du flux de chaleur. Il faut faire attention à l’humidité qui peut dégrader fortement les performance d’un isolant en augmentant sa conductivité. Il faudra donc choisir un isolant perméable à la vapeur d’eau (cf mur perspirant) ou le protéger de l’humidité par un pare-vapeur.
• son épaisseur (e): plus l’épaisseur des isolants augmente, plus les déperditions sont réduites. Mais il faut savoir que ce sont les premiers centimètres d’isolant qui sont les plus utiles. Passée une certaine épaisseur, le faible gain énergétique apporté par l’isolation supplémentaire représente un investissement à perte.

A partir de ces 2 valeurs on peut déterminer la transmission calorifique (U) d’une paroi : U=λ/e

Plus le U est petit, meilleure est l’isolation. Enfin, pour connaitre le U d’un mur, il suffit d’additionner les U des différentes couches.

On parle aussi de résistance thermique (R) qui n’est que l’inverse de U : R=1/U=e/λ

Plus le R est grand, meilleur est l’isolation.

Plusieurs présentations d’isolants sont disponibles :

• les isolants en vrac : billes, granulés, flocons, laines….Ils seront déposés dans des caissons ou projetés avec un agglomérant.
• les isolants en rouleaux : fragiles, ils devront être protégés entre 2 parois rigides.
• les isolants en panneaux : ils peuvent participer aux efforts structurels.

Au final, les différents critères pour le choix d’un isolant seront :

• sa conductivité thermique (λ)
• sa présentation et sa facilité de mise en œuvre
• son cout
• sa tenue dans le temps : affaissement, résistance à l’humidité, agression par nuisibles
• son impact écologique : de la production jusqu’au recyclage
• son impact sur la santé (pouvoir allergisant ou cancérigène, dégagements toxiques en cas d’incendie)

Le mur courbe en gris est un mur en béton banché qui apportera de l’inertie au bâtiment.

On peut aussi constater la surface importante de vitrages au sud pour profiter des apports passifs du soleil. Les avant-toits ne sont pas représentés ici mais seront bien présents afin d ‘éviter les surchauffes estivales.

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source: www.finforest.fr

Nous avons choisi une structure en panneaux de bois massif. Il s’agit de planches d’épicéa qui sont assemblées en couches croisées pour former de grand panneaux d’une épaisseur de 5 à plusieurs dizaines de centimètres. Les panneaux sont ensuite découpés pour former les murs.  Le croisement des différentes couches confère au panneau une très grande résistance aux charges et aux déformations. L’assemblage peut se faire par une colle sans formaldéhyde (klh, leno), des clous (mhm) ou par  des chevilles en bois(thoma holz).

Les avantages d’une  construction bois sont :

• Un bon écobilan puisque le bois stocke plus de  CO2 que sa transformation n’en produit (bilan carbone positif), est renouvelable (à condition de gérer durablement les forêts) et complètement recyclable.
• Un prémontage possible en atelier d’où de meilleures conditions de travail, une précision des découpes et assemblages (robotisés), un chantier sec et rapide (montage en quelques jours).
• Une épaisseur de mur inférieure à une solution maçonnée pour une isolation égale.
• Une structure plus légère, donc moins de contraintes pour les fondations.
• La possibilité, avec des isolants adaptés, de faire un mur perspirant.

Les avantages des panneaux de bois massif sont :

• La participation de la structure à l’isolation thermique et phonique ainsi qu’au déphasage.
• L’apport d’inertie (qui fait cruellement défaut dans les structures à ossature bois).
• Une plus grande facilité à assurer l’étanchéité à l’air du bâtiment (surface importante des panneaux, peu de joints, pas besoin de frein-vapeur).
• Possibilité d’utiliser les panneaux comme élément de toiture (pas de charpente).
• Possibilité d’intégrer les gaines techniques dans l’épaisseur du mur sans risque de compromettre l’étanchéité.
• Possibilité de se passer d’un parement intérieur avec des panneaux à finition poncée.

Contrairement aux idées reçues, ces maisons  :

• sont peu sensibles aux termites car le bois est séché artificiellement (<15%), ce qui le rend peu intéressant pour les parasites et évite les moisissures.
• sont résistantes au feu car, si le bois est un matériau combustible, la structure massive mettra beaucoup de temps à se consumer en se carbonisant sur la face exposée aux flammes et en ralentissant leur progression. La stabilité du bâtiment est préservé en évitant la fonte ou l’éclatement des éléments du mur.

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]]> http://www.econologique.fr/la-structure-le-choix-du-bois-massif/feed/ 0 http://www.econologique.fr/la-structure-le-mur-perspirant/ http://www.econologique.fr/la-structure-le-mur-perspirant/#comments Fri, 11 Sep 2009 17:06:25 +0000 Alex http://www.econologique.fr/?p=154 Nous avons déjà vu que le confort thermique passait par une bonne gestion de l’hygrométrie. Il est généralement conseillé de la maintenir entre 30 et 60%.

Nos activités quotidiennes (cuisine, douche…) produisent de la vapeur d’eau, le simple fait de respirer en génère. Si celle-ci n’est pas évacuée, de l’humidité apparaitra en favorisant le développement de moisissures.La ventilation, en général assurée par une vmc,  permet d’éliminer cette humidité excessive.

A l’inverse, un air trop sec peut favoriser les problèmes respiratoires. C’est souvent le cas en hiver quand les chauffages par convection assèchent un air à l’hygrométrie déjà basse. On est dans ce cas obligé d’utiliser des humidificateurs pour retrouver un air plus sain.

L’idéal serait de capter l’humidité excessive pour pouvoir la rendre en cas de besoin. Et bien c’est possible, et pas besoin de machine complexe pour cela. C’est le rôle du mur perspirant.

Un tel mur devra être perméant, c’est à dire  étanche à l’air bien sur mais pas à la vapeur d’eau. La sélection des matériaux rendra le mur perméable à la vapeur d’eau sans qu’il y ait de risque de condensation (pas de résistance à la diffusion de l’intérieur vers l’extérieur) et donc d’altération de la structure ou de l’isolation. L’hygrométrie intérieure sera ainsi régulée par les murs, augmentant le confort et diminuant les besoins de ventilation (moins de consommation, moins de bruit, etc…).

Différents matériaux peuvent constituer un mur perspirant : terre cuite ou crue, bois, cellulose….Pour compléter  si besoin l’étanchéité à l’air de la paroi, on remplacera le classique pare-vapeur par un frein-vapeur. Enfin, il faudra veiller à ce que les parements intérieurs et extérieurs ne bloquent pas la diffusion de la vapeur.

Une notion importante dont je voudrais vous parler ici est l‘inertie thermique.

On peut définir l’inertie thermique d’un bâtiment comme la capacité de sa structure à accumuler ou à décharger de l’énergie afin de lisser les variations de la température intérieure.

En règle générale les matériaux à forte inertie sont lourds (pierre, béton, terre…). Ainsi les vieilles maisons en pierre ont une très grande inertie. Prenons cet exemple pour comprendre les effet de l’ inertie thermique. Vous avez surement du constater un jour comme il était agréable de rentrer l’été dans une  maison en pierre, qu’il y faisait très frais comparée aux températures extérieures. Cela est dû à la masse des murs  qui accumule  la chaleur du soleil  empêchant ainsi l’air intérieur de se réchauffer. Mais, à l’inverse, il sera très dure de chauffer une telle maison en hiver, les murs « pompant » l’énergie du chauffage.

Pour une maison sans inertie c’est exactement l’inverse : l’hiver le chauffage réchauffera directement l’air intérieur et la température de confort sera atteinte rapidement mais, l’été venu, il fera pratiquement aussi chaud dehors que dedans.

Le but est donc de bien doser l’inertie du bâtiment pour que celui-ci soit facile à chauffer l’hiver mais ne devienne pas une fournaise l’été.

Comme au cours des saisons, les températures peuvent, dans certaines régions, varier énormément au cours d’une journée. J’en veux pour preuve mes relevés d’aujourd’hui : température minimale du matin à 8.1° et maximale de l’après-midi à 28.7°, soit une amplitude thermique de plus de 20°!  Dans ce cas, si la maison manque d’inertie, les occupants auront froid le matin et chaud l’après-midi, la température intérieure suivant l’évolution de la température extérieure.

Une bonne inertie permettra d’emmagasiner le surplus de chaleur de l’après-midi pour la restituer le matin quand les températures baissent.

Nous verrons plus tard comment le bioclimatisme permet de profiter au mieux de l’inertie d’une maison.

Dans le cadre d’une structure maçonnée on peut bien sûr utiliser de la brique ou du bloc béton, mais dans les constructions écologiques c’est souvent le monomur qui est choisi. Celui-ci permet aux murs de cumuler deux rôles : porteur et isolant. On parle alors d‘isolation répartie.

Il existe plusieurs types de monomur :  terre cuite, beton cellulaire, blocs allégés.

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La méthode de pose de ce genre de bloc est très importante : il faut utiliser des joints minces pour limiter la création de ponts thermiques. C’est une maçonnerie collée ou roulée.

Il faut néanmoins relativiser les propriétés isolantes des monomurs car, à moins d’utiliser des épaisseurs importantes de l’ordre de 50 cm, une isolation complémentaire sera toujours nécessaire afin obtenir un bâtiment aux performances thermiques élevées.

Concernant le bois, on distinguera la structure à ossature bois du bois massif.

La MOB (Maison à Ossature Bois) est faite d’une structure porteuse légère en bois qui constitue une sorte de squelette. Des panneaux sont appliqués sur la structure à l’intérieur (contreventant) et à l’extérieur (pare-pluie) formant ainsi des caissons qui seront remplis d’isolants en vrac ou en panneaux. les murs, qui sont ainsi majoritairement constitués d’isolants, peuvent être assemblés en atelier.

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Les maisons en bois massif sont formées soit par un empilement d’éléments (rondins ou madriers) soit par un assemblage de panneaux.  Selon l’épaisseur des murs, une isolation supplémentaire pourra être nécessaire.

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