La ventilation naturelle est une solution prometteuse pour prévenir les excès de chaleur dans les bâtiments. Elle se base sur la circulation d'air entre différentes zones du bâtiment et l'effet de cheminée qui favorise un flux vertical et horizontal. Pour que cette ventilation soit efficace, il est important de considérer les températures extérieures et les courants d'air. Dans les bâtiments neufs conformes aux nouvelles réglementations, la gestion de l'air est désormais pilotée par des capteurs intelligents qui s'adaptent aux conditions météorologiques. La ventilation naturelle hybride, qui combine les forces motrices naturelles avec une assistance mécanique légère, s’impose aujourd’hui comme une solution viable et durable - notamment parce qu'elle permet d'optimiser la consommation énergétique des dispositifs auxiliaires.
La ventilation naturelle est une solution écologique et efficace pour réduire la température intérieure dans les bâtiments grâce à l’utilisation habile des flux d'air naturels.
Son approche adaptable permet d’offrir aux usagers un confort thermique en harmonie avec les conditions extérieures changeantes.
Optimiser la ventilation naturelle permet d’offrir un environnement intérieur confortable et sain tout en limitant l’utilisation de la climatisation qui favorise le phénomène d’ICU.
Différents types de fenêtres offrent des avantages spécifiques en termes de ventilation naturelle. Par exemple, certaines fenêtres battantes sont équipées de systèmes d'aération qui facilitent la circulation de l'air frais, même lorsque la fenêtre n'est pas complètement ouverte. Il est essentiel de prévoir des fenêtres permettant de réguler le débit d'air, en particulier sur les façades exposées au vent. Dans le cas de vitrage plein, il est recommandé d'opter pour des fenêtres oscillo-battantes, qui permettent d'entrebâiller la fenêtre par le haut, ou des fenêtres coulissantes, plutôt que des fenêtres à ouverture simple dites "à la française".
Les grilles de ventilation facilitent la circulation de l'air, tant en amenant de l'air frais qu'en évacuant l'air vicié. Elles sont utilisées à l'extérieur pour protéger contre la pluie, les nuisibles et le bruit, tandis qu'à l'intérieur, elles assurent une ventilation esthétique et la finition des passages d'air, tout en contrôlant le flux d'air. En été ces grilles fixées à l'intérieur permettent aux occupants de manipuler librement les fenêtres tout en favorisant une ventilation nocturne intensive.
Une cheminée de ventilation repose sur le tirage thermique, pouvant être assistée par le vent dans des zones de pression négative. Elle favorise la circulation de l'air grâce à des conduits verticaux, permettant l'entrée d'air d'un côté et la sortie de l'autre, avec pour condition essentielle que l'air dans la cheminée soit plus chaud que l'air ambiant, favorisant ainsi un flux d'air positif, notamment en utilisant des éléments vitrés pour maximiser l'effet de tirage thermique.
Les tourelles à vent, installées en toiture, fonctionnent en captant l'air grâce à leurs ailettes, indépendamment de la direction du vent. Cet air est acheminé jusqu'à une grille placée dans les plafonds des espaces intérieurs. Les mouvements de convection thermique naturelle dans les salles contribuent ensuite à évacuer l'air chaud vicié vers l'extérieur. Cette approche assure une ventilation naturelle efficace qui améliore aussi la qualité de l'air intérieur.
Un capteur de vent est une sorte de cheminée montée en toit, comme les "badgir" traditionnels en Iran, qui capture le vent en hauteur, là où la vitesse du vent est plus élevée, augmentant ainsi le débit de ventilation. Cependant, il faut tenir compte du tirage thermique en l'absence de vent, et il est possible de fermer les ouvertures d'air en sortie ou en entrée. Ces dispositifs sont particulièrement utiles pour aspirer de l'air en altitude, loin de sources de pollution, améliorant ainsi la qualité de l'air intérieur.
Les systèmes naturels doivent être installés sur des conduits existants, adaptés à la ventilation basse pression. Les deux types les plus fréquemment rencontrés sont les conduits individuels (en agrégats de béton, ciment, terre cuite ou grès vernissé), qui ne desservent qu’une seule pièce, et les conduits collectifs collecteurs (ou « shunts ») à raccordement individuel de hauteur d’étage (en béton).
L'extracteur statique est un composant terminal installé en tête de conduit conçu pour améliorer le tirage du vent et empêcher la pluie de pénétrer dans le conduit. Il peut également avoir des fonctionnalités anti-refouleur et anti-volatile, permettant de s'opposer aux dépressions de façades induites par le vent et d'éviter le phénomène de siphonnage dans les conduits. Il est principalement utilisé lorsque les conditions extérieures et/ou le tirage éolien permettent une utilisation dominante des forces de ventilation naturelle.
Le puits canadien est un système de ventilation qui peut fonctionner naturellement ou avec l'aide d'un ventilateur. Il utilise des conduits enterrés pour tempérer l'air en échangeant avec la constante température de la terre, chauffant l'air en hiver et le rafraîchissant en été. La terre maintient une température d'environ 15°C en été et 5°C en hiver à partir d'une certaine profondeur, généralement à environ deux mètres.
Dans le cas d’une construction neuve, il est important d’évaluer la topographie du site dès les premières phases du projet pour déterminer la localisation la plus favorable en termes de vents. Utiliser des simulations pour étudier l'impact des caractéristiques topographiques sur la circulation de l'air est possible.
Toujours en cas projet de développement, il est conseillé de choisir l'orientation du bâtiment en fonction du vent dominant pour faciliter une ventilation naturelle efficace. Dans l’idéal, il convient de prévoir un angle approprié (0-25°) entre l'orientation des ouvertures principales et la direction du vent pour maximiser le flux d'air. Un angle de 45° peut ralentir les vitesses de ventilation.
Avant de créer de nouvelles ouvertures, une étude de la pression acoustique extérieure peut être effectuée. Elle permettra d’identifier les sources potentielles de bruit et de préserver le confort acoustique des occupants, grâce par exemple à la conception d’espaces “tampons”.
Il est conseillé de prioriser les ouvertures sur des façades opposées pour favoriser une ventilation traversante homogène. En l'absence de cette possibilité, l’une des préconisations de l’Agence Qualité Construction est de prévoir à minima des ouvertures sur les façades adjacentes - le centre de chacune de ces ouvertures devant être éloigné de l'angle formé par les deux parois d'au moins la moitié de la longueur de chaque paroi pour assurer une circulation optimale de l’air. Enfin, l'installation de brasseurs d'air peut améliorer la vitesse d'air dans les zones moins bien ventilées de la pièce.
La première étape dans la mise en œuvre d'une solution de ventilation naturelle repose sur l'établissement d'une collaboration efficace avec un architecte et un Bureau d'études techniques fluides. Cette coopération vise à définir dès le départ le système de ventilation choisi et à planifier son intégration dans la structure du bâtiment. L'objectif principal est de simplifier le réseau de ventilation en minimisant les virages et les trajets complexes. Cette approche a un impact direct sur les coûts d'investissement et les consommations d'énergie des appareils ventilateurs. En effet, plus le réseau est simple et court, moins les coûts seront élevés et plus les performances énergétiques seront favorables. Une coordination étroite entre les parties prenantes dès le début garantit une mise en œuvre fluide et efficace de la solution de ventilation naturelle, en maximisant les économies et en optimisant les performances globales du système.
Pendant la phase de déploiement et d’installation, le respect scrupuleux des règles d'hygiène est fondamental. Il implique le bouchonnage soigné des gaines et le nettoyage méticuleux des réseaux avant leur mise en service. Une attention particulière doit être accordée au respect des installations de ventilation par les autres lots du chantier, en particulier en ce qui concerne les gaines flexibles susceptibles d'être altérées par les interventions ultérieures d'autres entreprises après le lot CVC (chauffage, ventilation, climatisation). De plus, il est crucial de garantir que les locaux techniques qui abritent les unités de traitement d'air offrent un espace adéquat pour permettre des opérations de maintenance aisées, notamment le remplacement des filtres. Les gaines de ventilation doivent être conçues de manière à être accessibles à tout moment pour des visites et un nettoyage simples. Sur un chantier, la coopération avec les parties prenantes et la vigilance constante dans l'application des règles d'hygiène contribuent à la mise en place d'un système de ventilation naturelle efficace et pérenne.
Une surveillance régulière des installations, le nettoyage et la maintenance sont des impératifs pour maintenir les performances escomptées de la ventilation. Un aspect crucial réside dans le remplacement périodique des filtres, car des filtres obstrués non seulement perdent leur efficacité, mais engendrent également une surconsommation électrique des ventilateurs. Veiller à la planification et à l'exécution régulière de ces tâches de maintenance contribue grandement à la pérennité et à l'efficacité de la solution de ventilation naturelle, assurant ainsi un environnement intérieur sain et confortable pour les occupants et occupantes du bâtiment.
Consulter l'appel à projets « Nos communes d’abord » (clôture : 01/05/2024)
