Rédigé par Dominique Gauzin-Müller | Publié le 02/09/2014
EK : L’utilisation de la ventilation naturelle dans des bâtiments d’envergure doit beaucoup à l’« ingénieur vert » Randall Thomas, connu entre autres pour sa participation aux bureaux du British Research Establishment (BRE), construits en 1996 à Watford. Quelle était la vision anglaise de l’aéraulique à l’époque ? Quels sont les enjeux aujourd’hui ?
Alain Bornarel : Randall Thomas a toujours eu le souci d’une symbiose entre technique et bâti. L’aéraulique est fortement présente dans ses projets, mais elle s’exprime à travers l’architecture et n’a donc pas besoin de systèmes technologiques trop complexes. Offrir de la fraîcheur en période de forte chaleur n’est pas la première préoccupation des ingénieurs anglais. Mais même quand on ne s’attache qu’au renouvellement d’air hygiénique, les temps ont fortement changé depuis 1996. Ce bâtiment, qui avait 15 ans d’avance, était remarquablement économe à sa livraison. Avec le formalisme de la RT 2012, il consommerait 92 kWhep/m².an. Aujourd’hui, il faut au moins viser une consommation d’énergie deux fois inférieure, et la qualité de l’air intérieur prend une tout autre place.
La ventilation naturelle se heurte à la croissance exponentielle des exigences de toutes sortes. Le danger est de construire de véritables « usines à gaz » équipées de hautes technologies, et donc de perdre en authenticité. Dans le bâtiment, le high-tech multiplie les risques de dysfonctionnement et les besoins de maintenance, donc les charges. Les installations de ventilation mécaniques, qui affichent ouvertement leur appétence technologique, ne sont pas à l’abri de cette évolution périlleuse. Le problème n’est donc pas tant dans le choix de la ventilation naturelle que dans un arbitrage sur les exigences, qui devraient être plus raisonnables et adaptées à la réalité du terrain.
EK : Toujours dans les années 1990, les Allemands ont introduit avec le label Passivhaus une démarche techniciste, qui s’est accompagnée de la mise sur le marché de composants industriels capables de répondre aux exigences d’étanchéité à l’air (menuiseries, accessoires de pare-vapeur…) et d’installations de ventilation double flux au rendement de plus en plus performant. La Belgique et l’Autriche ont adopté cette démarche, qui a toujours eu en France de nombreux détracteurs. Qu’en pensez-vous avec 20 ans de recul ?
A.B. : Le label Passivhaus reproduit, certes avec une tout autre ambition, les défauts de notre réglementation : il est techniciste, normalisateur et monomaniaque sur la consommation d’énergie en hiver. Ce standard, fondé sur l’emploi du double flux et l’hyperétanchéité à l’air des façades, est tout à fait adapté aux zones continentales à climat froid. Mais il n’est plus valable dès qu’on descend vers le sud. Dans ces régions, le double flux devient contre-productif et les stratégies d’été l’emportent sur celles d’hiver. Suite au changement climatique, ce sera d’ailleurs le cas dans quelques décennies dans la quasi-totalité de l’Hexagone. Dans ce contexte, la ventilation naturelle prend toute sa place : irremplaçable pour assurer en été un confort passif, elle est également tout à fait adaptée pour garantir toute l’année une ventilation hygiénique économe en énergie.
EK : La diversité des climats français nous oblige à contextualiser nos réponses, bien plus que dans d’autres pays. Quelles tendances se dessinent aujourd’hui sur le territoire, en métropole comme en outre-mer ?
A.B. : En matière de confort d’été, j’ai beaucoup appris à La Réunion. Outre ses spécificités climatiques, l’île bénéficie d’une synergie d’acteurs très favorable à l’approche bioclimatique : quelques architectes pionniers, une recherche de pointe sur ces questions à l’université et une jeune génération de concepteurs, formés à l’initiative du CAUE. Le facteur déclenchant a été la remise en cause des normes de confort thermique sur lesquelles fonctionnent tous les BET, l’ISO 7730, qui privilégie la température, donc la climatisation, comme paramètre déterminant. Le confort assuré par une forte vitesse d’air, qui était inscrit dans les gènes de l’architecture créole, a ainsi retrouvé une légitimité normative. Les techniques de surventilation, qui permettent de gagner jusqu’à 5 ou 6 °C en confort ressenti, privilégient non plus la clim’, mais le passif et la ventilation naturelle.
Dans le milieu tropical de La Réunion, les immeubles sont très poreux et ouverts sur l’extérieur pour une surventilation traversante en période d’occupation. C’est le principe utilisé notamment par l’architecte Nicolas Peyrebonne pour la médiathèque de Saint-Joseph. En métropole, nous avons la chance de bénéficier pendant la nuit d’une fraîcheur que la surventilation nocturne permet de stocker et de déphaser vers la journée. Mais nul doute qu’avec l’évolution du climat, l’Hexagone devra adopter un jour les techniques pratiquées aujourd’hui outre-mer. L’organisme qui définit les règles de calcul thermiques aux USA, l’Ashrae, a d’ailleurs déjà fait évoluer ses exigences dans ce sens. Quelques brasseurs fixés au plafond, qui créent artificiellement cette vitesse d’air si bénéfique au confort d’été, ont ainsi été mis en œuvre récemment en France dans des logements, des équipements scolaires (école Stéphane Hessel à Montreuil, agence Méandre) ou des bureaux (Green office à Meudon, architecte Ion Enescu)1.
Bien entendu, au fur et à mesure que l’on se dirige vers le nord du pays, cette préoccupation d’été doit composer avec une préoccupation d’hiver. Cependant, il ne s’agit pas de perdre du confort dans les périodes les plus torrides pour économiser quelques mois plus tard sur le chauffage, mais bien de définir entre les deux un arbitrage adapté à chaque microclimat : de nouveaux standards passifs à la française ! La ventilation naturelle pourra alors prendre une place de choix.
EK : La réglementation française sur les débits hygiéniques, qui date de 1982, est toujours en vigueur. En quoi ses exigences complexes freinent-elles l’essor de la ventilation naturelle en France ?
A.B. : Cette réglementation est complètement obsolète. Mise au point à une époque où le pays était obnubilé par les économies d’énergie et où les pollutions liées au bâti étaient encore inconnues, elle conduit à des débits de renouvellement notoirement insuffisants. La remettre à l’ordre du jour conduirait sans doute à un arbitrage (encore un !) entre qualité de l’air et économie d’énergie. Par ailleurs, elle impose dans le logement deux contraintes typiquement françaises : la règle du balayage (l’air doit « normativement » suivre les flèches depuis les pièces principales jusqu’aux pièces humides !) et la nécessité de deux niveaux de débit d’aération en cuisine : l’utilisateur choisit le débit le plus fort quand il prépare un repas. Ces deux contraintes imposent quasiment une ventilation mécanique contrôlée (VMC). En effet, en ventilation naturelle, l’air a plutôt tendance à suivre la pression du vent que le chemin prévu par le législateur… Par ailleurs, les deux niveaux de débit induisent une complexité de régulation incompatible avec ce système bioclimatique. L’arrêté de 1982 interdit surtout, de fait, toute ventilation par ouverture des fenêtres. Mais du point de vue du confort comme de l’énergie, cette pratique intelligente, raisonnée par l’utilisateur en fonction de l’occupation, du vent, etc., est-elle vraiment moins performante qu’une VMC ? La réalité du terrain montre pourtant que les entrées d’air sont presque systématiquement bouchées et que, selon le hasard de la mise en œuvre, la tirette en cuisine est souvent de façon permanente en position grand débit ou petit débit.
En attendant une évolution réglementaire, s'abstenir de certaines contraintes permettrait sans doute une simplification bienvenue. Imaginons, par exemple, ce qu'on pourrait appeler une ventilation naturelle maîtrisée (VNM) assurant – par mouvement traversant ou par tirage thermique – un minimum couvrant les pollutions permanentes du bâti, qui serait associé à l’ouverture des fenêtres selon quelques règles simples. Ce type de ventilation ancestral redeviendrait alors une méthode respectée, avec des usagers coresponsables de leur confort.
EK : Certains architectes sont en train de passer de la VMC à la VNAC (ventilation naturelle assistée et contrôlée) ou à des systèmes hybrides. Quels sont les avantages de ces solutions ? Comment pourraient-elles se généraliser ?
A.B. : Avec la VNAC, que nous avons utilisée pour la première fois au lycée Pic Saint Loup2 à Saint-Clément-de-Rivière (agence Pierre Tourre) et depuis dans des logements à Saint-Nazaire et le centre œnotouristique Viavinoà Saint-Christol (atelierphilippemadec), nous sommes dans le domaine de la ventilation hygiénique. Le moteur de la ventilation est alors le tirage thermique, assisté quand il est trop faible (en général en été) par une cheminée solaire ou une tourelle à vent. Des registres permettent de limiter les débits quand le tirage thermique est trop fort (en général en plein hiver). Les débits d’air neuf sont convenables, la consommation électrique pour les ventilateurs est nulle et celle du chauffage proche de celle des VMC simple flux autoréglables. Cela constitue, au sud d’une ligne transversale Cherbourg-Grenoble, une bonne optimisation entre énergie et qualité d’air. Au nord de cette ligne, la même solution naturelle peut être retenue hors saison de chauffe, couplée à une VMC double flux en hiver.
Le recours systématique à la VMC hygroréglable, qui privilégie lourdement l’économie d’énergie au détriment de la qualité de l’air, constitue aujourd’hui le principal obstacle au développement de la VNAC. Il sera levé le jour où la réglementation française sera enfin alignée sur les exigences européennes : les niveaux des débits de renouvellement d’air en hygroréglable, anormalement bas, ne seront alors plus tolérés. Un autre frein disparaîtra le jour où existeront des systèmes efficaces de récupération de chaleur en ventilation naturelle. Ce double flux naturel, esquissé à Bedzed il y a quelques années, a connu quelques développements récents en France, par exemple dans la Maison Gaïta de Pascal Gontier à Issy-les-Moulineaux, mais il n’est pas encore véritablement capable de concurrencer sérieusement le double flux mécanique.
EK : On reproche parfois aux constructions à ossature en bois une surchauffe en été. L’inertie thermique est-elle un must ?
A.B. : En été, l’inertie a de nombreux avantages. Elle permet de valoriser la surventilation nocturne en stockant la fraîcheur pour la réémettre en journée. Mais elle favorise aussi le déphasage des pics externes de chaleur pour qu’ils ne pénètrent à l’intérieur que dans des périodes d’inoccupation. Il est également possible de limiter les surchauffes en cas d’apports importants grâce à une grande surface lourde (en pierre, terre, brique ou béton), accessible à l’ambiance interne et pas forcément épaisse : une dizaine de centimètres suffisent. Une dalle de plancher massive, libre de faux plafond, fait parfaitement l’affaire. Mais des solutions de ventilation naturelle sans inertie existent, quand on n’a pas besoin de stockage. La nuit en logement ou le jour en tertiaire, on peut ainsi adopter une stratégie de surventilation pour créer de la vitesse d’air sur les occupants.
EK : Les exigences concernant la ventilation, la lumière et l’acoustique sont parfois contradictoires. Comment les intégrer dès l’amont de la conception, à l’image des autres spécificités du site, afin qu’elles servent l’architecture ?
A.B. : La ventilation naturelle se combine plutôt bien avec la lumière naturelle. Par contre, comme elle demande d’ouvrir les bâtiments, elle est souvent contradictoire avec l’acoustique, qui impose de les fermer. Elle le restera, même si des pièges à sons adaptés améliorent bien les choses, comme dans l’amphithéâtre de l’université de Saint-Denis de La Réunion de l’architecte Olivier Brabant.
Bien d’autres critères ont une influence.La morphologie du bâtiment et des cellules est loin d’être neutre : logements traversants et « débitants », donc immeubles peu épais, enveloppe très poreuse, pièces humides en façade… sont autant de choix qui améliorent aussi la qualité de vie. Le traitement des abords de l’édifice constitue une autre préoccupation, qui pèse lourd sur le confort d’été. Il est plus facile de gagner 4 à 5°C par la plantation de plusieurs strates végétales à l’extérieur que par toutes sortes de dispositions sur la façade ou à l’intérieur des locaux, comme le prouve l’Îlet du Centre, un ensemble de logements et de bureaux réalisé à Saint-Pierre de La Réunion par les architectes Antoine Perrau et Michel Reynaud, également concepteurs des Portes de Beauséjour.
En termes de ventilation naturelle, comme dans toute autre approche passive, l’essentiel est de prendre les décisions le plus en amont possible. Beaucoup de choix cruciaux sont faits à l’échelle de l’urbain ou à celle de la parcelle, et le vent devrait devenir un critère déterminant d’implantation et d’orientation des bâtiments. Nous sommes en train de passer d’une bioclimatique du soleil à une bioclimatique du vent.
