Pertes de chaleur par ventilation : Quand l'air chaud s'échappe
Les pertes de chaleur par ventilation se produisent lorsque l'air chaud de la pièce quitte le bâtiment et est remplacé par de l'air extérieur froid. Elles représentent typiquement 20 à 40 % de la charge thermique – dans les bâtiments très bien isolés, encore davantage.
Le principe
L'air est un vecteur de chaleur. Lorsque l'air à 20°C est remplacé par de l'air extérieur à -10°C, le chauffage doit compenser cette différence de température :
- Air chaud qui sort = Énergie thermique perdue
- Air froid qui entre = Doit être réchauffé
- Résultat : Besoin de chauffage supplémentaire
Analogie : Imaginez une baignoire remplie d'eau chaude. Si vous laissez constamment s'écouler l'eau chaude et la remplacez par de l'eau froide, vous devez chauffer en permanence pour maintenir la température.
La formule de calcul
Les pertes de chaleur par ventilation se calculent selon DIN EN 12831-1 :
Formule : ΦV = HV × (θi - θe)
avec HV = V × n × ρ × cp = V × n × 0,34
- ΦV = Perte de chaleur par ventilation (W)
- HV = Coefficient de déperdition par ventilation (W/K)
- V = Volume de la pièce (m³)
- n = Taux de renouvellement d'air (1/h)
- ρ × cp = 0,34 Wh/(m³K) pour l'air
- θi = Température intérieure (°C)
- θe = Température extérieure de base (°C)
Taux de renouvellement d'air : Le facteur décisif
Le taux de renouvellement d'air n indique combien de fois le volume de la pièce est renouvelé par heure :
| n | Signification | Exemple |
|---|---|---|
| 0,5 1/h | Demi-volume/heure | Bâtiment bien étanche |
| 1,0 1/h | Volume entier/heure | Moyen |
| 2,0 1/h | Double volume/heure | Ancien bâtiment non étanche |
Taux de renouvellement minimum selon DIN EN 12831-1
La norme définit un taux de renouvellement d'air minimum hygiénique :
| Type de pièce | n minimum | Justification |
|---|---|---|
| Pièces de vie | 0,5 1/h | Évacuation CO2, humidité |
| Chambres | 0,5 1/h | Humidité des personnes |
| Cuisine | 1,0-1,5 1/h | Vapeurs de cuisson, humidité |
| Salle de bain | 1,5-2,0 1/h | Forte humidité |
| WC | 1,5 1/h | Odeurs |
Important : Un renouvellement d'air insuffisant conduit à des dommages dus à l'humidité et à la moisissure ! Le taux minimum de renouvellement d'air n'est pas négociable – il doit être couvert par la charge thermique.
Les deux types d'échange d'air
1. Infiltration (non contrôlée)
Échange d'air par défauts d'étanchéité dans l'enveloppe du bâtiment :
- Joints aux fenêtres et portes
- Passages (tuyaux, câbles)
- Défauts d'étanchéité aux raccords
- Matériaux de construction poreux
L'infiltration dépend fortement de l'étanchéité du bâtiment, mesurée par la valeur n50 (taux de renouvellement d'air à 50 Pa de différence de pression) :
| Type de bâtiment | Valeur n50 | Infiltration avec vent |
|---|---|---|
| Ancien non rénové | 6-10 1/h | 0,5-1,0 1/h |
| Rénové avec nouvelles fenêtres | 3-5 1/h | 0,2-0,4 1/h |
| Neuf selon RT/RE | 1,5-3,0 1/h | 0,1-0,2 1/h |
| Maison passive | < 0,6 1/h | < 0,05 1/h |
2. Ventilation mécanique (contrôlée)
Échange d'air ciblé par installations de ventilation :
| Système | Description | Récupération de chaleur |
|---|---|---|
| Extraction seule | Seule l'extraction est mécanique | Aucune |
| Double flux | Les deux mécaniques | Possible (WRG) |
| Décentralisé | Solutions par pièce | Souvent intégrée |
Récupération de chaleur (WRG)
Les installations de ventilation modernes peuvent récupérer 60 à 95 % de la chaleur de l'air extrait :
Formule avec WRG : ΦV = V × n × 0,34 × (1 - ηWRG) × (θi - θe)
- ηWRG = Taux de récupération de chaleur (ex. 0,85 = 85%)
| Taux WRG | Différence de température effective | Réduction de la charge thermique |
|---|---|---|
| 0% (sans WRG) | 32 K (à -12°C dehors) | Référence |
| 75% | 8 K | -75% |
| 85% | 4,8 K | -85% |
| 95% | 1,6 K | -95% |
Exemple : Une pièce de 50 m³ avec n = 0,5 1/h a une perte de chaleur par ventilation de 272 W sans WRG. Avec 85% de WRG, elle tombe à seulement 41 W – une économie de 231 W !
Exemple de calcul
Une pièce de vie avec :
- Volume : V = 60 m³
- Taux de renouvellement : n = 0,5 1/h
- Température intérieure : θi = 20°C
- Température extérieure : θe = -12°C
Sans récupération de chaleur
Calcul : HV = 60 m³ × 0,5 1/h × 0,34 = 10,2 W/K
ΦV = 10,2 W/K × (20 - (-12)) K = 10,2 × 32 = 326 W
Avec 85% de récupération de chaleur
Calcul : ΦV = 326 W × (1 - 0,85) = 326 × 0,15 = 49 W
Économie : 277 W = 85%
Comparaison des concepts de ventilation
| Concept | Avantages | Inconvénients | Impact sur la charge thermique |
|---|---|---|---|
| Aération par fenêtres | Aucun investissement, flexible | Perte de chaleur, dépend de l'utilisateur | Élevé (pertes complètes) |
| Extraction simple | Économique, protection contre l'humidité | Pas de WRG | Moyen |
| VMC double flux avec WRG | Économe en énergie, confort | Investissement élevé | Faible (jusqu'à -90%) |
| Ventilation décentralisée | Rénovation possible, WRG possible | Bruit, esthétique | Faible à moyen |
Influence sur la charge thermique du bâtiment
Pour la charge thermique du bâtiment, les pertes de chaleur par ventilation sont traitées différemment des pertes par transmission :
Méthode standard (conservative)
Somme de toutes les pertes de ventilation par pièce = Perte de ventilation du bâtiment
Méthode détaillée (plus réaliste)
Prend en compte :
- Simultanéité : Toutes les pièces ne sont pas ventilées en même temps
- Transfert de chaleur : L'air extrait chaud d'une pièce en réchauffe d'autres
- Équilibre d'infiltration : Effets pression-aspiration
Remarque : Notre calculateur de charge thermique utilise la méthode standard pour un dimensionnement sûr. Les pertes de ventilation réelles en fonctionnement peuvent être inférieures.
Erreurs typiques à éviter
1. Sous-estimer les pertes de ventilation
Dans les constructions neuves bien isolées, les pertes de ventilation peuvent représenter plus de 50 % de la charge thermique !
2. Ne pas adapter après remplacement des fenêtres
Les nouvelles fenêtres étanches réduisent drastiquement l'infiltration. Sans ventilation contrôlée, risque de :
- Dommages dus à l'humidité
- Formation de moisissures
- Mauvaise qualité de l'air
3. Surestimer l'efficacité de la WRG
Le rendement du fabricant ne vaut que sous conditions de laboratoire. Déductions réalistes :
- Protection contre le gel : -5 à -10%
- Fuites : -2 à -5%
- Manque d'entretien : -5 à -15%
Mesures de réduction
1. Améliorer l'étanchéité du bâtiment
| Mesure | Coût typique | Amélioration n50 |
|---|---|---|
| Étanchéifier les fenêtres | 50-100 €/fenêtre | -0,5 à -1,0 1/h |
| Isoler les coffres de volets | 30-60 €/pièce | -0,2 à -0,5 1/h |
| Étanchéifier les passages | Variable | -0,5 à -1,0 1/h |
2. Installer une ventilation avec WRG
| Système | Coût typique | Taux WRG |
|---|---|---|
| Ventilation décentralisée (paire) | 800-1.500 € | 70-85% |
| VMC double flux centralisée | 8.000-15.000 € | 80-95% |
3. Optimiser le comportement de ventilation
- Aération par à-coups plutôt que fenêtre entrebâillée en permanence
- Aération transversale pour un échange d'air rapide
- Ventiler selon les besoins (capteur CO2)
Le calculateur de charge thermique
Notre Calculateur de charge thermique prend en compte tous les aspects de ventilation :
- Taux de renouvellement d'air par pièce selon l'usage
- Différents concepts de ventilation (naturelle, mécanique)
- Récupération de chaleur avec rendement réglable
- Calcul de l'infiltration selon l'étanchéité du bâtiment
Calculez maintenant : Déterminez les pertes de chaleur par ventilation de votre bâtiment avec notre Calculateur de charge thermique.
Articles connexes
- Qu'est-ce que la charge thermique ? – Les bases du calcul de la charge thermique
- Pertes de chaleur par transmission – Pertes de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment
- Le coefficient U expliqué – Le paramètre le plus important des composants
- Recommandations de rénovation – Mesures pour réduire la charge thermique
Sources
- DIN EN 12831-1:2017-09 – Méthode de calcul de la charge thermique nominale
- DIN 1946-6 – Ventilation des logements
- DIN EN 13829 – Test d'infiltrométrie (Blower-Door)