Passivhaus (03) : la ventilation à récupération de chaleur et... d’humidité

En hiver, la ventilation double-flux introduit dans le bâtiment de l’air sec et froid. L’aspect température de l’air neuf insufflé est pris en charge par la récupération de chaleur sur l’air extrait.

Pour des débits de ventilation inférieurs à 600 m³/h, le constructeur allemand Pluggit propose des caissons extra-plats avec un taux de récupération de chaleur sur l’air extrait de 93%. ©PP

Des taux de récupération de chaleur > 90%

Si l’on consulte la base de données des caissons de ventilation certifiés par la Passivhaus Institut (PHI), les plus mauvais rendements de récupération de chaleur sont de 75% pour les caissons dont le débit est inférieur à 600 m³/heure, 78% pour ceux dont le débit est supérieur à 600 m3/heure.

Quant aux meilleurs rendements de récupération de chaleur, ils atteignent 93% pour 3 appareils de moins de 600 m3/h – Dantherm HCC 2 (70 – 140 m3/h) de Dantherm Air Handling SAS, novus 300 (121 – 231 m3/h) de Paul Wärmerückgewinung qui appartient au groupe Zenhder, Pluggit Avent D 160 (60 – 150 m3/h) de Pluggit.

Au total 12 modèles de moins de 600 m3/h affichent un taux de récupération de chaleur supérieur à 90%, mesuré dans les conditions un peu draconiennes du PHI. Pour les caissons d’un débit > 600 m3/h, Mernerga, membre du groupe Systemair, place 8 de ses caissons Adconair 76 en tête, avec des taux de récupération de chaleur de 91 à 94%.

Pluggit fournit non-seulement des caissons de ventilation, mais surtout des solutions de distribution de l’air : gaines extra-plates encastrées dans les dalles, bouches de soufflage au sol, gaines collées au plafond, etc. ©PP

Récupérer l’humidité de l’air extrait

Pour lutter contre l’assèchement de l’air intérieur en hiver – un composant clef de la qualité de l’air intérieur -, il faut aussi récupérer et réinjecter l’humidité de l’air extrait. Les premiers caissons possédant cette faculté sont apparus il y a environ 9 ans.

Récupérer l’humidité aboutit aussi à récupérer la chaleur latente de l’air extrait. Ce qui permet à leurs fabricants d’afficher des taux de récupération de chaleur (sensible + latente) supérieurs à 100%, un peu de la même manière que les fabricants de chaudières à condensation qui affichent des rendements > 100% en prenant pour base de calcul, le PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur) des combustibles.

Dans la base de données des composants certifiés par le PHI, déjà 20 caissons d’un débit < 600 m³/h offrent une récupération de l’humidité de l’air extrait.

Les rendements vont de 47% pour le caisson Pelican Series de Enervent Oy (214 - 306 m3/h, 85% de taux de récupération de chaleur) à 77% pour le caisson recovAIR 260/4 E de Vaillant (71 - 200 m3/h, 85% de taux de récupération de chaleur). Huit caissons parviennent à un taux de récupération de l’humidité > 70%.

L’autrichien Pilchner a fait certifier par le PHI ses nouveaux caissons monobloc compacts LG 750 K et LG 1000 K (82% de récupération de chaleur), destinés aux bâtiments de logements collectifs. Ils peuvent être équipés de l’échangeur enthalpique à membrane de Pilchner pour récupérer plus de 50% de l’humidité de l’air extrait. ©PP

Deux technologies pour récupérer l’humidité

Pour récupérer à la fois la chaleur et l’humidité de l’air extrait, les fabricants utilisent soit un échangeur enthalpique à membrane, soit une roue hygroscopique. Les membranes enthalpiques jouent le rôle d’un échangeur de chaleur entre le flux entrant et sortant, dont la perméabilité à l’eau est sélective, tout en offrant une totale séparation des flux d’air.

Dans la pratique, selon une communication présentée du 21e Congrès Passivhaus à Vienne, par le professeur Fabian Ochs de l’Université de Innsbruck (Autriche), l’emploi d’une membrane enthalpique maintient les logements dans les conditions optimales d’humidité de l’air intérieur.

Il se fonde sur une comparaison réalisée entre deux caissons réglés sur un débit de 120 m3/h, tous deux avec des taux de récupération de chaleur de 84%., l’un étant pourvu d’une membrane enthalpique permettant 64% de récupération de l’humidité de l’air extrait. Dans ces conditions, avec une humidité de l’air neuf de 40%, le taux d’humidité intérieur est maintenu autour de 49,7 % avec l’échangeur enthalpique, contre 32,8% avec le simple échange de chaleur.

De plus, la consommation d’énergie de l’échangeur enthalpique est légèrement inférieure. Les taux résiduels de C_^O2 et de COV dans le logement sont également inférieurs dans le cas de l’échangeur enthalpique.

La récupération d’humidité sur l’air extrait est désormais disponible également sur des caissons double-flux décentralisés qui assurernt une ventilation pièce par pièce avec récupération de chaleur et d’humidité sur l’air extrait, comme ce caisson ComforVent CS 50, distribué en Autriche par une filiale de Zehnder : 82% de récupération de chaleur, 65% de récupération d’humidité. ©PP

Les roues hygroscopiques

Un échangeur à roue tourne très lentement, de l’ordre de 5 à 20 tpm (tours par minute). La chaleur et l’humidité sont extraites de l’air sortant et transférées à l’air entrant. Les roues sont pourvues de très fines lamelles en aluminium, formant de très nombreux petits canaux.

Deux techniques la rendent hygroscopique : les roues enthalpiques absorbent chaleur et humidité, tandis que les roues à absorption absorbent surtout l’humidité et moins de chaleur.

Pour éviter autant que possible, la contamination de l’air neuf par l’air extrait, les échangeurs à roue prévoient un « secteur de nettoyage » dans lequel l’air rejeté est chassé par l’air neuf. Par nature, une légère contamination de l’air insufflé est inévitable.

Le groupe Zenhder, sous différentes marques à travers l’Europe, dont Paul Wärmerückgewinnung ou Wernig, propose toute une série de groupes de ventilation double-flux à récupération de chaleur (>90%) et à récupération d’humidité (>60%). ©PP

De son côté, le chinois Menred expose au congrès Passivhaus, un caisson de ventilation double-flux enthalpique avec 75%de récupération de chaleur et d’humidité. Il est équipé d’une batterie à détente directe pour le chauffage et le rafraîchissement.

L’allemand Blu Martin, désormais propriété du groupe Swegon, continue de développer sa solution de ventilation double-flux décentralisée monobloc. Le caisson est pourvu d’un joint à lèvres sur sa partie extérieure et il peut être extrait facilement. ©PP

Certifié par le PHI, le caisson double-flux utura du Tchèque Jablotron affiche un étiquetage énergétique A+, un taux de récupération de chaleur de 90,2% pour un débit nominal de 245 m3/h. ©PP