Qualité de l'air intérieur

La fonction ventilation

La ventilation est _la_ fonction systématiquement oubliée lors de la conception d'un bâtiment en autoconstruction. Ses buts sont pourtant très importants :

1. assurer la santé des occupants ;
2. améliorer la performance énergétique ;
3. augmenter la durée de vie de la construction.

Les points 2 et 3 dépendent de l'humidité relative de l'air.
Le point 1 est assuré par les paramètres suivants :

• taux d'oxygène dans l'air ;
• pollution intérieure : odeurs, fumées, COV, ... ;
• humidité relative de l'air.

La conception d'une maison perspirante telle qu'une maison en paille pose la question de la ventilation. Elle nécessite de modifier pour partie nos habitudes, tout en restant dans le cadre de la législation. Celle-ci rend en effet obligatoire la ventilation des bâtiments.

Nous devrons prendre en compte notre mode de chauffage au bois. En particulier :

• le conduit d'arrivée de l'air frais de 200 cm² située au coeur de la maison ;
• l'absence de grilles de ventilation au niveau des fenêtres.

Dans un premier temps, nous étudierons la problématique du taux d'oxygène de l'air. En particulier en ce qui concerne les chambres à coucher.
Dans un second temps, nous étudierons la problématique de l'humidité pour en déduire l'approche la plus fine dans notre conception.
Enfin, se posera la question de la pollution intérieure.

Le taux d'oxygène de l'air

Wikipedia va nous apporter quelques éléments de reflexion :

• le taux d'O2 naturellement présent dans l'air est de 21% ;
• le taux de CO2 naturellement présent dans l'air est de 0,0035% ;
• un homme au repos inhale six (6) litres d'air par minute.

La NASA dans son document « Advanced Life Support : Baseline Values and Assumptions Document »  nous parle du quotient respiratoire (CO2 produit / O2 consommé) et nous apprend que chez un homme de 70Kg, il est voisin de 0,82.

Ce quotient respiratoire s'explique facilement. Il dépend du type de nutriments consommés par la cellule. Pour les glucides, il est de 1 comme l'explique le bilan d'oxydation complète d'un glucose :

C6H12O6 + 6O2 <=>6CO2 + 6H2O

Pour les lipides et les protides, il est d'environ 0,7. La moyenne théorique des deux (0,85) nous approche bien des fameux 0,82. Comme quoi il faut sans doute faire confiance à la NASA :-)

Fort de toutes ces informations, j'ai utilisé mon ami OpenOffice Calc pour produire ce petit document : reflexion_air_interieur.

Nos chambres mesurent 12 m² au sol pour une hauteur de 2,75 m, soit un volume de 33 m³. Nous avons supposé que nous dormions dans un bocal pour faciliter les calculs théoriques. Rappelons que notre but est de savoir, uniquement dans le cadre du taux d'oxygène de l'air, si une ventilation spécifique est nécessaire dans les chambres pendant la nuit.

Pour deux personnes de 70 Kg dormant dans la même chambre (je vous rassure, nous faisons ici un calcul "au pire" : ma douce moitié ne fait pas 70 Kg ... enfin sauf séjour prolongé en Allemagne :p). Le résultat est sans appel ; il n'est pas nécessaire de ventiler la nuit. Nous passons de 21% d'O2 avec 0,0035% de CO2 en début de nuit à 20,28% d'O2 pour 0,87% en fin de nuit (huit heures de sommeil ce qui ne nous arrive que - trop - rarement). Soit moins de 1% d'évolution sur le volume d'air.

L'humidité

L'humidité moyenne produite par l'Homme au repos a été évaluée dans la feuille de tableur précédente. Nous avons travaillé sur la chambre ayant la plus petite surface de mur perspirant. Nous n'avons volontairement pas pris en compte les murs intérieurs en torchis ainsi que le mélèze et la laine de chanvre au dessus de nos têtes, toujours pour se retrouver dans les conditions théoriques "modèle pessimiste". Pour une surface d'environ 8 m² de mur perspirant pour deux personnes dans une même chambre, les murs doivent éliminer 3,5 mililitres d'eau par m² et par heure.

Reste la problématique de l'eau dans les pièces du type : salles d'eau, en particulier les douches, buanderie (machine à laver) et cuisine. Dans ces cas, nous avons fait attention à avoir une fenêtre permettant une ventilation directe pour les périodes (souvent courtes) d'excès de vapeur d'eau. Par souci de confort l'hiver (l'ouverture des fenêtres sous -5 °C n'a jamais été une expérience très agréable), nous installerons une VMC simple flux "bas de gamme" que nous allumerons "au besoin" afin d'éliminer rapidement les excès. Lorsque j'aurais un peu de temps (on peut y croire), ces interupteurs seront par la suite supprimés pour être remplacés par un petit PIC basse consommation (genre quelques milliwatts) associé à un petit capteur qui aura pour rôle d'allumer la VMC lors d'une variation trop importante de l'humidité relative de l'air (donc capteur de température et d'humidité relative pour algorithmiser un peu tout ca).

Pollution intérieure

Les pollutions sont de plusieurs ordres :

• peintures et compagnie ;
• meubles et objets issus de l'industrie chargés de COV ;
• animaux de compagnie ;
• odeurs (en particulier la cuisine, nous éviterons les sujets qui fachent du type chaussettes ou méthane) ;
• fumées : ca aussi c'est pour la cuisine, notre système d'extraction des fumées pour le chauffage respectant parfaitement les dernières normes : nous n'aurons pas de problèmes de tirage).

Nous avons décidé :

• de n'avoir que des peintures à l'ocre ou peintures naturelles
• d'éliminer autant que possible les meubles industriels ;
• que les animaux soient dehors dans un local pour eux (une bonne pratique d'hygiène) ;
• que la cuisine conservera un bouton manuel pour la VMC

Ainsi nous pensons régler ces problématiques.

Sur la ventilation par balayage

La conception des systèmes de ventilation passe par une reflexion globale sur le balayage des pièces. Ce principe important n'est pas à sous-estimer.
Dans le cadre de notre conception, en dehors de l'ouverture des portes et fenêtres, la seule entrée d'air se trouve, comme indiqué, au centre de la maison sur une surface de 200 cm². Les échanges à partir de cet emplacement se feront dans le cadre de :

• l'ouverture des fenêtres et des portes (contexte de la ventillation naturelle) ;
• le tirage de la cheminée lorsque nous enclencherons le chauffage (normalement assez rare) ;
• le tirage de la VMC lorsqu'elle est enclenchée.

Nos habitudes de vie laissent les portes intérieures souvent ouvertes et nous avons évalué précédement que sur une petite pièce la problématique de l'oxygénation et de l'humidité relative ne se pose pas.
Compte tenu que nous ne vivons pas proche du zéro absolue, l'échange moléculaire entre les pièces dû à nos passages doit suffire à répartir les échanges et donc à équilibrer le pourcentage  d'O2 et de CO2 sur la totalité de l'espace du bâtiment.
Enfin, notre approche de la conception du bâtiment ne nous approche pas du bocal (contrairement à ce que propose le label minergie ... mais ils ont leurs raisons).

En esperant avoir apporté quelques éléments scientifiques à la demarche perspirante, votre serviteur.

°°°

Comments

[emcdeux]

Bonjour
Alors là BRAVO ... voilà une page comme je les aime ... calcul à l'appui !
Donc je profite de vos lumieres pour poser ma question :
Je viens d'acheter un appart en ville. Refait à neuf il y a 2 ans, il reponds à toutes les normes possible et imaginable. Il y a une VMC simple qui tourne doucement en permanence avec possibilité de marche + rapide en manuel par interrupteur.
Jusque là tout va bien.
Au dessus de cet appart il y a un grenier directement sous le toit. J'ai découpé le plafond pour installer une échelle de meunier ( tremie de 120x60cm ) et j'isole la toiture avec 20 cm de laine de bois.
Probleme : il n'y a pas d'ouverture genre velux et je n'ai pas les moyens financier pour.L'air ne peut donc entrer que par la trémie.
Par contre, la VMC, pas loin derriere une future cloison, a encore une entrée.
Question :
Si je veux faire de ce grenier ma chambre ...
- pensez vous que le renouvellement d'air sera suffisant ...
- ou dois-je mettre une aspiration d'air sur cette entrée VMC ?
merci de vos conseilles éclairés ( ou devrais-je plutot dire " vos conseilles ventilés ! )
Michel

[Ponpon]

Bonjour,

pour répondre à votre question :

"Je ne sais pas si une vmc double flux et avec le moteur qui varie en fonction du taux d'humidité de la pièce (hygro) existe."

Je pense que Sébastien à répondu par la positive dans son commentaire au dessus, de plus en ventilation tout est possible il suffit de bien concevoir la régulation.

Cependant vous avez raison sur le faite qu'une ventilation sera plus avantageuse en double flux qu'une simple ventilation mono flux, en effet l'apport d'air neuf ne passant pas par un récupérateur de chaleur nous verrons donc notre consommations d'énergie thermique augmenter considérablement.

Pour info les monobloc actuelle arrivent à des pourcentage de récupération de plus de 90% ce qui évite donc de réchauffer l'air neuf.

Mon avis personnelle est que la ventilation est un besoin réelle... sur ce billet sont pris en compte l'humidité et le CO2 cependant il serait raisonnable de pousser le calcul à l'effet du rayonnement ionisant lié au radon ainsi que les rayonnements non ionisants (pollution électromagnétique) pris en compte de Minergie ECO.

De manière empirique nous considérons un besoin de 30 m3/h par personne avec un apport de 6 a 7 gramme d'eau, dans le cadre de Minergie-P ou comme dit dans le billet nous nous trouvons dans des cas de -bocal- le label nous imposant de faire des test d'étanchéité de la maison, la ventilation prend toute sa signification.

Un point me titille cependant le coefficient des murs de paille de 0,2 W/(m2xK) est t'il calculé en considérant que les murs sont des élément inhomogène et que le calcul de la valeur U devra se faire en considérant la structure bois qui apporte un pont thermique ??

Je pense réaliser le calcul de mon coté... car le Mopec 20008 impose des valeurs de 0.2 justement pour 2009 dans la construction (ou 0.17 si on ne calcul pas le pont thermique des embrasures de fenêtres, tête de dalles et j'en passe..)

Bref le sujet est bien trop long pour étaler ici toutes les questions et suggestion mais il serait bon de voir dans la ventilation est un atout pour l'économie d'énergie et de l'accoupler à la diffusion de chaleur voir même comme dans le cadre d'une minergie-p d'accoupler une pompe à chaleur sur l'air extrait et de la restituer sur l'air pulsé...

Je tenterais de suivre votre site, en attendant félicitations pour votre initiative de construction.

[florimond & elsa]

salut à vous deux

Le principe de la vmc est de tourner en permanence, une vmc qu'on peut couper est une idée mais la ventilation sera t-elle bonne ? La consommation électrique est à prendre en compte en effet, mais la perte de chaleur même avec une vmc hygro est plus importante que la consommation électrique de son moteur.
Je ne sais pas si une vmc double flux et avec le moteur qui varie en fonction du taux d'humidité de la pièce (hygro) existe. Sinon faire le choix entre la hygro ou la double flux :
Pour moi la double flux est plus économe si on veut garder une ventilation générale et permanente, car je le répète on perd plus d'argent avec la perte de chaleur qu'avec la consommation d'électricité.
Enfin c'est mon avis

[Sébastien]

Bonjour Florimond et nouveaux lecteurs :)

Nous savons que la législation impose une ventilation. Ce qui me pose principalement un problème, c'est la consomation éléctrique de la VMC. Même si cette consommation est faible, elle s'ajoute aux autres.
Compte tenu de cette problématique, la double flux n'est pas envisageable. Reste l'hygro. Cette VMC intègre le module de mesure d'humidité relative dans le coeur de la VMC. Nous préférons à terme une mesure au niveau de chaque local (à l'aide d'un petit PIC cf. http://fr.wikipedia.org/wiki/Microcontr%C3%B4leur_PIC) qui aura pour charge d'enclencher la VMC simple flux au besoin.

[anne et andré]

bonjour à vous,
on suit depuis quelques votre blog,
j'interviens sur ce sujet car on se pose et repose la quesion de la vmc (pour une maison en chanvre) mais on ne trouve pas de réponse.
A l'heure actuelle, on partirait plutôt sur une double flux, le dernier dossier maison paille de maison écologique va dans ce sens aussi.
Après votre idée de vmc dans les pièces humides qu'on allume quand on en a besoin, ça me semble pas mal du tout. Bref, ça promet encore de longues heures de réflexion en perspective...
bonne continuation !
Anne et André