Ventilation naturelle

Ventilation naturelle: Principes

Comme son nom l’indique, la ventilation naturelle ne fait appel qu’à des phénomènes naturels pour fonctionner. Par naturel, il faut comprendre sans moteur. Elle ne consomme donc pas d’énergie ; ou du moins, pas directement.

C’est un principe de ventilation qui a été très longtemps utilisé dans le logement collectif, où il est particulièrement efficace et de par son faible coût d’installation.

Sur le schéma ci-dessous, nous nous voyons l’intégration d’un système de ventilation naturelle dans un immeuble de petite hauteur (3 étages ici).

ventilation naturelle principe

Nous constatons que le dispositif est simplement constitué d’une série d’entrées d’air, au niveau des fenêtres, et d’une série de sorties d’air (les bouches d’extraction), au niveau des pièces humides (cuisine, salle de bain et/ou WC). Ces sorties d’air sont reliées à une colonne, qui monte jusqu’à la toiture où l’air s’échappe librement.

Comme vous l’aurez compris, aucun moteur électrique ne se trouve sur le passage de l’air. Mais quel est alors le moteur de ce phénomène ?

Ventilation naturelle: Les moteurs du phénomène

En page précédente, nous avons vu que la ventilation naturelle ne requiert aucun moteur, contrairement aux ventilations simple flux et double flux. Or en ventilation naturelle, l’air circule tout de même, en atteignant des débits comparables à ceux des autres systèmes de ventilation.

Le principal moteur de ce type de ventilation est la différence de température intérieur/extérieur. En effet, l’air dans le logement est généralement plus chaud, du fait du chauffage et de l’activité. Or l’air chaud à tendance à s’élever, du fait de la diminution de sa densité.

Dans le logement, cet air chaud va pouvoir s’échapper par les bouches d’extraction, situées en partie haute des pièces humides (comme les cuisines par exemple, voir schéma ci-dessous).

ventilation naturelle circulation air

Pour remplacer l’air qui s’échappe par le haut, de l’air extérieur va naturellement entrer dans le logement, par les entrées situées au niveaux des fenêtres dans les pièces de vie (le salon par exemple). Puis il va circuler dans le logement, en se frayant un passage sous les portes.

Ces dernières doivent être détalonnées (rabotées en partie basse) sur 1 à 2 cm, afin que l’air passe facilement. Au fil de son cheminement dans le logement, l’air se réchauffe progressivement, avant de s’élever à son tour, et de s’échapper par la grille d’extraction.

ventilation naturelle extraction

Une fois dans la colonne, l’air continue de s’élever, et sort au niveau de la toiture.

On peut modéliser le tirage naturel crée par la différence de température grâce à la formule suivante :

Tirage = 0,44 x H x ?T

Le tirage (en Pascal, Pa) est donc fonction de la hauteur H du bâtiment (en m), et de ?T qui est l’écart de température intérieur/extérieur. On comprend alors mieux pourquoi la ventilation naturelle est plus efficace sur les immeubles de grande hauteur. Plus le bâtiment est haut, plus le tirage est fort.

Le second moteur de la ventilation naturelle n’est autre que le vent. Lorsqu’il souffle sur un bâtiment, la façade exposée se retrouve en surpression. L’air passe donc plus facilement par les entrées d’air situées sur cette façade.

Comme nous venons de le voir, la ventilation naturelle ne requiert pas de moteur électrique pour fonctionner, mais a tout de même besoin d’un écart de température et/ou de vent.

Que va t’il alors se passer si aucun des deux n’existe, comme par exemple par une chaude journée d’été sans vent ? Et bien l’air ne va tout simplement presque plus circuler, ce qui pose des problèmes d’hygiène de l’air. C’est la principale limite du système de ventilation naturelle. Pour y pallier, un système a été développé : la ventilation naturelle assistée, détaillée en page suivante.

Ventilation naturelle assistée

Nous venons de voir que pour fonctionner correctement, la ventilation naturelle a besoin soit d’une différence de température, soit de vent. Quand aucune des deux conditions n’est réunie, la ventilation s’arrête quasiment.

Afin de se prémunir contre ce problème, il est possible d’avoir recours à la ventilation naturelle assistée. L’intégration au bâtiment est exactement la même que dans le cas de la ventilation naturelle « classique ». L’air entre au niveau des menuiseries, circule dans le bâtiment sous les porte, et sort au niveau des grilles d’extractions dans les pièces humides avant de s’élever dans la colonne et de sortir sur le toit.

La différence réside dans la présente d’une tourelle d’extraction, que nous pouvons voir sur l’image suivante.

tourelle extraction

La tourelle est constituée d’un ventilateur (non visible sur l’image, mais présent sous le capot), de supports (3 à 5) et d’un grillage anti-volatile.

Lorsqu’on va le mettre en route, ce ventilateur va créer une dépression sous le capot, et forcer la circulation de l’air. L’intérêt principal du système est qu’il est possible de conditionner son fonctionnement aux conditions climatiques.

Des capteurs sont en effet présents sur le toit du bâtiment : des thermomètres et un ou des anémomètres. L’appareil est donc capable de savoir si les conditions climatiques permettent ou non à la ventilation naturelle de fonctionner convenablement. Lorsque c’est le cas, la tourelle reste éteinte. Mais lorsque ni l’écart de température, ni le vent ne sont suffisants, alors la tourelle se met en route afin de combler le déficit de tirage.

Contrairement à la ventilation naturelle classique, la ventilation naturelle assistée consomme une petite quantité d’énergie lorsque la tourelle est en fonctionnement. La régulation doit donc être réglée au plus juste, afin que le ventilateur ne tourne que lorsque c’est nécessaire.

Pour aller plus loin lire les articles suivants