Synthèse des éléments de choix durable
Le tableau ci-dessous synthétise les différents aspects développés dans la partie ‘Eléments du choix durable' pour chaque système. Il a pour objectif d'orienter le choix du concepteur.
Ces données sont cependant à nuancer, car légèrement variables en fonction des cas.
| Système A | Système C | Système hybride | Système D + récupérateur | |
|---|---|---|---|---|
| Aspects économiques et environnementaux | ||||
| Economie d'énergie et CO2 | ⚊ | ⚫ | ⚫ | ⚫⚫ |
| Récupération de chaleur | ⚊ | ⚫ | ⚫ | ⚫⚫ |
| Coût global | ⚫ | ⚫⚫ | ⚫⚫ | ⚫⚫ |
| Aspects socioculturels | ||||
| Etanchéité à l'air | ⚫⚫ | ⚫⚫ | ⚫⚫ | ⚫⚫ |
| Confort acoustique vis-à-vis de l'extérieur | ⚫ | ⚫ | ⚫ | ⚫⚫ |
| Confort acoustique intérieur | ⚫ | ⚫⚫ | ⚫⚫ | ⚫⚫ |
| ⚫⚫ : Impact important | ⚫: Impact moyen | ⚊ : Aucun impact |
Aspects économiques
Des coûts variables
Si l'on considère les coûts d'investissement, le système de ventilation naturelle apparaît comme un système très bon marché. Les seuls éléments à prévoir sont les grilles de fenêtres, les grilles de transfert et d'extraction et, dans le pire des cas, une trémie assurant l'effet cheminée.
Selon la fonction, la taille, la configuration du bâtiment étudié, le coût des systèmes de ventilation peut fortement varier. Des considérations esthétiques telles que le choix des aérateurs de châssis peuvent entre autres fortement influencer les coûts.
D'une manière générale, on considère que le coût le plus important dans les systèmes de ventilation mécanique est celui représenté par le réseau de distribution et ses accessoires (environ 50% du budget lié à la ventilation).
Comparatif économique des systèmes pour du logement
Voici un exemple de l'impact énergétique de différents systèmes de ventilation hygiénique pour un petit immeuble de 8 appartements de 100 m².
Hypothèses :
- Volume ventilé : 2 300 m³.
- Renouvellement d'air suite au dimensionnement réglementaire : 0,7 renouvellement/heure.
- Débit d'air neuf nominal : 1610 m³/h.
- Rendement global de l'installation de chauffage : 0,9.
- Rendement de la récupération de chaleur : 85% et du puits canadien : 50%
- Prix du combustible : 0,08 €/kWh PCI (combustible gaz, HTVA).
- Prix de l'électricité : 0,16 €/kWh (HTVA).
- Pertes de charge : 250 Pa en système C, 800 Pa en système D et 900 Pa en système D + puits canadien
Fonctionnement uniquement durant la période de chauffe, soit 5800 heures par an, ce qui suppose une ventilation par ouverture des fenêtres en été. Si la ventilation mécanique est utilisée toute l'année, le temps de retour s'élève considérablement
Exemple - Impact énergétique des systèmes de ventilation dans le logement
Cas de base Système C | Système C hygroréglable (réduction du débit de 75% pendant 50% du temps) | Système D + échangeur de chaleur | Système D + échangeur + puits canadien | |
|---|---|---|---|---|
| Cons. élec [kWh/an] | 998 | 624 | 3 192 | 3 592 |
| Cons. chauffage [kWh/an] | 44 096 | 27 560 | 6 614 | 5 159 |
| Cons. totale énergie primaire [kWh/an]* | 46 722 | 29 201 | 15 016 | 14 611 |
| Gain énergétique primaire [kWh/an] | - | 17 521 | 31 706 | 32 111 |
| Gain énergétique [%] | - | 38% | 68% | 69% |
| Gain CO2 [T/an]** | - | 4 | 5,8 | 5,7 |
| Gain CO2 [%] | - | 38% | 55% | 54% |
| Facture [€/an] | 3 687 | 2 305 | 1 040 | 987 |
| Gain [€/an] | - | 1 383 | 2 648 | 2 700 |
| Investissement [€] | 20 000 | 24 000 | 44 000 | 48 000 |
| Surcoût [€] | 0 | 4 000 | 24 000 | 28 000 |
| Temps de retour [ans] (hors primes)*** | - | 2,9 | 9,1 | 10,4 |
* Consommation calculée sur base d'un rendement moyen des centrales électriques de 38 %.
** En supposant une production de CO2 de 0.217 kg/kWh de gaz et 0.395 kg/kWh électrique
***Remarque : ce temps de retour du système de ventilation double flux avec récupérateur de chaleur est calculé pour un prix constant (hors inflation) de l'énergie. Si le prix de l'énergie augmente, le temps de retour diminuera.
La ventilation double flux est la plus intéressante sous l'angle de l'impact environnemental, malgré une consommation électrique plus importante, vu qu'en plus du ventilateur d'extraction, il est nécessaire de placer un ventilateur de pulsion. A fortiori un puits canadien augmente les pertes de charge et donc la consommation électrique des ventilateurs. On peut retenir qu'un système double flux avec récupérateur de chaleur (d'une efficacité de 85 %), permet un gain en énergie primaire de 70 % par rapport à un système simple flux avec régulation horaire.
Comparatif économique des systèmes pour du tertiaire : cas d'un ensemble bureaux + atelier
Voici un second exemple, pour des bureaux avec un petit atelier. Le puits canadien n'est pas étudié dans ce cas-ci. Dans le cas d'une récupération de chaleur sur l'air extrait pour des bureaux, des primes énergie peuvent être obtenues.
Hypothèses :
- Débit d'air neuf nominal : 1 800 m³/h, calculé comme suit : Dans les bureaux : 30 m³/h/pers (RGPT) x 20 pers. Dans l'atelier : 30 m³/h/pers (RGPT) x 40 pers.
- Rendement global de l'installation de chauffage : 90 % (sur PCI).
- Rendement de la récupération de chaleur : 85 %.
- Prix du combustible : 0,054 €/kWh PCI (combustible gaz, HTVA).
- Prix de l'électricité : 0,151 €/kWh (HTVA).
- Pertes de charge : 250 Pa en simple flux et 800 Pa en double flux.
- Débit résultant à l'arrêt du simple flux : 25 % (quand l'extraction mécanique est coupée, il reste une ventilation par les grilles en façade, de l'ordre de 25 %).
- Horaire : de 8 à 18 h, 5 jours par semaine, 52 semaines par an.
Résultats :
Exemple - Impact énergétique des systèmes de ventilation dans le tertiaire
Cas de base Ventilation naturelle | Système C avec horaire | Système D + échangeur de chaleur et horaire | |
|---|---|---|---|
| Cons. élec [kWh/an] | 0 | 796 | 2 548 |
| Cons. chauffage [kWh/an] | 23 800 | 11 248 | 1 687 |
| Cons. totale énergie primaire [kWh/an]* | 23 800 | 13 343 | 8 392 |
| Gain énergétique [kWh/an] | - | 10 457 | 15 408 |
| Gain énergétique [%] | - | 44% | 65% |
| Facture [€/an] | 1 285 | 728 | 476 |
| Gain [€/an] | - | 558 | 809 |
| Surcoût [€] | - | 1 600 | 13 000 |
| Temps de retour [ans] (hors primes)** | - | 2,9 | 16,1 |
* Consommation calculée sur base d'un rendement moyen des centrales électriques de 38 %.
**Remarque : ce temps de retour du système de ventilation double flux avec récupérateur de chaleur est calculé pour un prix constant (hors inflation) de l'énergie. Si le prix de l'énergie augmente, le temps de retour diminuera.
Aspects socio-culturels
Ventiler tout en isolant et étanchéifiant, où est la logique ?
La nécessité d'un système de ventilation n'est pas toujours reconnue. Pourquoi rendre étanche les châssis et isoler le bâtiment pour ensuite créer des « trous » pour laisser entrer de l'air froid en hiver ?
L'efficacité énergétique consiste à assurer le confort des occupants, tout en maîtrisant les consommations énergétiques. Il faut limiter les apports d'air extérieur à la quantité nécessaire et suffisante (ni plus, ni moins !) pour maintenir la qualité de l'air intérieur. Ce principe est difficilement respecté dans les anciens bâtiments : les débits d'air frais entrant dans le bâtiment via les infiltrations (fuites et fentes) sont tout à fait incontrôlables et varient fortement avec les conditions atmosphériques. Eliminer les infiltrations d'air parasites incontrôlables et créer une ventilation organisée fournit au contraire la quantité d'air frais juste nécessaire aux occupants, limitant ainsi les consommations énergétiques.
Pour plus d'informations concernant l'impact énergétique de l'étanchéité à l'air des bâtiments, se référer au dossier Améliorer l'étanchéité à l'air.
Confort acoustique
En ville, la pollution sonore générée par le trafic et les activités extérieures est une source importante de gêne et d'inconfort. Or, les réseaux de ventilation impliquant des ouvertures en façade dans les locaux de vie, notamment les chambres, constituent des points faibles dans l'isolation acoustique d'un bâtiment. Equiper les aérateurs de silencieux limite la gêne mais ne la supprime pas.
Le réseau de ventilation en lui-même peut également être source de nuisances acoustiques. Pour limiter ces dernières, une conception attentive du système est nécessaire dès la conception (choix et positionnement des ventilateurs, dimensionnement des gaines,…).
Arbitrage
Sur base des éléments présentés plus haut et des objectifs donnés, on peut établir le classement suivant dans le choix du mode de ventilation :
A éviter
A éviter dans le cadre d'une démarche d'efficacité énergétique de la ventilation : La ventilation naturelle (type A).
Bien que tout à fait capable d'assurer la qualité de l'air, elle n'est pas à privilégier car il n'y a pas de maîtrise de la circulation et du débit de l'air dans le bâtiment (l'air préférera entrer par une porte ouverte dans le hall d'entrée que par les grilles d'amenée d'air). De plus une gestion horaire est difficile (l'air neuf est amené jour et nuit).
Lui préférer
Lui préférer la ventilation simple flux (type C) ou mieux, la ventilation hybride ou la ventilation double flux (type D).Avec ces systèmes on maîtrise plus efficacement les flux d'air, ce qui limite le risque de courants d'air, et il est facile d'interrompre l'extraction en période d'inoccupation, réduisant en grande partie les pertes de ventilation durant cette période.
La ventilation hybride permet de minimiser de manière encore plus importante les consommations électriques liées aux ventilateurs.
Le système B, équivalent du système C en pulsion mécanique et théoriquement équivalent, n'est pas facile à mettre en œuvre et n'est donc pas recommandé.
La ventilation double flux a comme avantage majeur la possibilité d'installation d'un récupérateur de chaleur sur l'air extrait permettant de récupérer jusqu'à 90 % de la chaleur perdue.
Idéalement : Combiner un système double flux avec récupération de chaleur à d'autres équipements d'optimisation tels qu'un puits canadien, un échangeur géothermique ou un système de refroidissement adiabatique.
