Chapitre 16 : Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) Double Flux : Récupération de Chaleur et Qualité de l’Air Intérieur

La Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) Double Flux est un système de ventilation performant et de plus en plus privilégié dans les bâtiments modernes, notamment les bureaux, en raison de ses nombreux avantages en termes d’efficacité énergétique et de qualité de l’air intérieur. Elle représente une solution clé pour créer des environnements de travail confortables et sains tout en maîtrisant les dépenses énergétiques.

Fonctionnement et avantages de la VMC double flux :

La VMC Double Flux se distingue des systèmes de ventilation simple flux par sa capacité à récupérer la chaleur (ou la fraîcheur) de l’air extrait pour préchauffer (ou prérefroidir) l’air neuf entrant. Ce principe de récupération de chaleur est au cœur de son efficacité énergétique.

• Fonctionnement de base : Deux flux d’air indépendants

  La VMC Double Flux, comme son nom l’indique, gère deux flux d’air distincts et croisés :

  • Air extrait (air vicié) : L’air vicié, chargé en CO2, humidité, polluants et odeurs, est extrait des pièces dites « humides » (sanitaires, cuisines, salles de réunion) et des bureaux.
  • Air insufflé (air neuf) : L’air neuf, provenant de l’extérieur, est insufflé dans les pièces dites « sèches » ou « de vie » (bureaux, espaces de travail, open spaces).

  L’élément clé : l’échangeur thermique

  Au cœur du système VMC Double Flux se trouve l’échangeur thermique. C’est dans cet échangeur que les deux flux d’air se croisent sans se mélanger. L’air extrait, plus chaud en hiver (ou plus frais en été), va céder une partie de sa chaleur (ou de sa fraîcheur) à l’air neuf entrant, à travers les parois de l’échangeur.

  • En hiver : Récupération de chaleur L’air extrait chaud préchauffe l’air neuf froid, limitant ainsi les déperditions de chaleur dues à la ventilation et réduisant les besoins en chauffage.
  • En été : Limitation du réchauffement et Prérefroidissement L’air extrait plus frais (si le bâtiment a été protégé de la surchauffe) prérefroidit l’air neuf chaud, limitant l’apport de chaleur extérieure et réduisant potentiellement les besoins en climatisation (ou améliorant l’efficacité de la climatisation).

  Filtration de l’air extérieur

  La VMC Double Flux intègre généralement des filtres sur l’air neuf entrant. Ces filtres permettent de purifier l’air extérieur avant qu’il ne soit insufflé dans les bureaux, en retenant :

  • Poussières et particules fines
  • Pollens (important pour les personnes allergiques)
  • Polluants atmosphériques (dans une certaine mesure, selon le type de filtre)

• Avantages majeurs de la VMC Double Flux :

  • Récupération de chaleur et économies d’énergie significatives : Le principal avantage est la récupération de chaleur. Les systèmes VMC Double Flux performants peuvent récupérer jusqu’à 90% de la chaleur de l’air extrait, réduisant considérablement les besoins en chauffage en hiver et limitant les besoins en climatisation en été. Cela se traduit par des économies importantes sur les factures d’énergie.
  • Amélioration de la qualité de l’air intérieur (QAI) : La VMC Double Flux assure un renouvellement d’air constant et contrôlé dans l’ensemble des bureaux, éliminant l’air vicié et apportant de l’air neuf filtré. Cela contribue à :
    • Réduire la concentration de CO2 et autres polluants intérieurs (COV, particules fines, etc.) émis par les activités humaines, les matériaux, les équipements de bureau.
    • Diminuer l’humidité et limiter les problèmes de condensation et de moisissures.
    • Filtrer l’air extérieur des pollens et particules, améliorant le confort respiratoire, notamment pour les personnes sensibles et allergiques.
    • Créer un environnement de travail plus sain et plus confortable pour les employés, favorisant le bien-être et la productivité.
  • Confort thermique amélioré : En hiver, la VMC Double Flux supprime les sensations de courants d’air froid souvent ressenties avec la ventilation naturelle ou les systèmes simple flux, car l’air neuf entrant est préchauffé. En été, elle contribue à maintenir une température intérieure plus fraîche et plus agréable.
  • Réduction des nuisances sonores extérieures : En limitant le recours à l’ouverture des fenêtres pour la ventilation, la VMC Double Flux contribue à isoler phoniquement les bureaux des bruits extérieurs (circulation, voisinage, etc.).
  • Valorisation du bâtiment : L’installation d’une VMC Double Flux performante est un atout pour la valorisation du bâtiment, en termes de performance énergétique, de confort et de qualité de l’air intérieur, des critères de plus en plus importants pour les occupants et les investisseurs.

Choix et dimensionnement d’un système VMC double flux adapté aux bureaux :

Le choix et le dimensionnement d’un système VMC Double Flux pour des bureaux doivent prendre en compte plusieurs facteurs pour garantir son efficacité et son adaptation aux besoins spécifiques du bâtiment et de ses occupants.

• Type de bureaux et occupation :

  • Bureaux individuels, open spaces, salles de réunion, locaux techniques, sanitaires, espaces de restauration… : Chaque type d’espace a des besoins de ventilation différents en fonction de l’occupation, des activités, des sources de pollution et d’humidité. Le dimensionnement devra être adapté à chaque zone.
  • Nombre d’occupants par bureau/zone : Plus l’occupation est dense, plus les besoins de ventilation sont importants pour garantir la qualité de l’air (taux de CO2). Il faut tenir compte de l’occupation maximale prévue.
  • Rythme d’occupation : Bureaux occupés en continu, ponctuellement, uniquement en journée… La programmation de la VMC Double Flux pourra être adaptée à ces rythmes.

• Caractéristiques du bâtiment :

  • Surface et volume des locaux à ventiler : Le débit d’air de la VMC Double Flux doit être dimensionné en fonction du volume à ventiler et du taux de renouvellement d’air souhaité.
  • Niveau d’isolation thermique et étanchéité à l’air du bâtiment : Plus le bâtiment est isolé et étanche, plus la VMC Double Flux est efficace et pertinente. Dans un bâtiment peu isolé, les déperditions thermiques peuvent être importantes et réduire l’intérêt de la récupération de chaleur.
  • Configuration des locaux et réseau de distribution d’air : La configuration des bureaux (cloisonnement, hauteur sous plafond, etc.) et la possibilité de mettre en place un réseau de gaines de ventilation (dans les faux-plafonds, les combles, les gaines techniques) sont des éléments à prendre en compte pour le choix du système et son dimensionnement.

• Climat local et exposition :

  • Climat : Climat froid, tempéré, chaud et sec, chaud et humide… Le climat influence les besoins de chauffage et de climatisation, et donc l’intérêt de la récupération de chaleur et du prérefroidissement. Le dimensionnement de l’échangeur thermique et le choix des options (batterie de préchauffage, batterie de refroidissement) devront être adaptés au climat.
  • Orientation du bâtiment et protection solaire : L’orientation et les protections solaires (débords de toiture, brise-soleil) influencent les apports solaires et les besoins de rafraîchissement en été. Un bâtiment bien conçu bioclimatiquement aura des besoins de climatisation réduits, et la VMC Double Flux pourra contribuer à maintenir un confort thermique agréable.

• Performances souhaitées et budget :

  • Niveau de récupération de chaleur souhaité : Les performances des échangeurs thermiques varient selon les modèles (rendement de récupération de chaleur). Choisir un modèle performant permet de maximiser les économies d’énergie, mais peut impliquer un coût plus élevé.
  • Niveau de filtration de l’air souhaité : Le type de filtres à air (poussières, pollens, particules fines, filtres spécifiques pour les pollutions chimiques) influence la qualité de l’air intérieur, mais aussi le coût et la maintenance. Pour des bureaux, un niveau de filtration au minimum de type F7 sur l’air neuf est recommandé pour retenir les pollens et particules fines.
  • Fonctionnalités complémentaires : By-pass automatique (pour le free-cooling en été), batterie de préchauffage électrique (pour les climats très froids), batterie de refroidissement (pour améliorer le confort en été), régulation centralisée, connexion à une GTB (Gestion Technique du Bâtiment)… Ces options peuvent améliorer le confort et l’efficacité du système, mais augmentent le coût.
  • Budget disponible : Le coût d’investissement d’une VMC Double Flux est plus élevé que celui d’une VMC simple flux, mais il est compensé par les économies d’énergie à long terme et les bénéfices en termes de confort et de qualité de l’air. Il est important de réaliser une analyse du coût global sur le cycle de vie du système.

Dimensionnement par un professionnel :

Le dimensionnement précis d’un système VMC Double Flux nécessite des calculs aérauliques complexes, prenant en compte tous les facteurs mentionnés ci-dessus, ainsi que les normes et réglementations en vigueur (débits de ventilation minimaux, exigences de qualité de l’air, etc.). Il est essentiel de faire appel à un professionnel qualifié (bureau d’études thermiques, installateur spécialisé en VMC) pour réaliser une étude de dimensionnement adaptée au projet spécifique.

Le professionnel déterminera notamment :

• Le débit d’air total nécessaire pour l’ensemble des bureaux et pour chaque zone.
• Le type de centrale VMC Double Flux adapté (débit, performances, options).
• Le dimensionnement du réseau de gaines de ventilation (diamètre, longueur, pertes de charge).
• Le choix des bouches d’extraction et d’insufflation adaptées à chaque type de pièce.
• Les réglages et la mise en service du système.

Maintenance et entretien d’un système VMC double flux pour garantir sa performance et sa longévité :

Un système VMC Double Flux, pour conserver ses performances énergétiques, garantir une bonne qualité de l’air intérieur et avoir une longue durée de vie, nécessite une maintenance régulière et rigoureuse. Un entretien négligé peut entraîner :

• Baisse du rendement de récupération de chaleur : Encrassement de l’échangeur thermique et des filtres, réduisant les économies d’énergie.
• Dégradation de la qualité de l’air intérieur : Filtres encrassés moins efficaces, développement de bactéries et de moisissures dans les gaines et la centrale VMC.
• Augmentation de la consommation électrique des ventilateurs : Encrassement des filtres augmentant la résistance à l’air et nécessitant une plus grande puissance de ventilation.
• Pannes et dysfonctionnements : Encrassement du moteur des ventilateurs, usure des composants.
• Nuisances sonores : Vibrations et bruits liés à l’encrassement et au déséquilibre des ventilateurs.

Principales opérations de maintenance et leur fréquence :

• Remplacement des filtres à air :Opération la plus importante et la plus fréquente. La fréquence de remplacement dépend du type de filtres, de la qualité de l’air extérieur et de l’environnement (zone urbaine polluée, chantier à proximité, etc.).
  • Filtres d’entrée d’air neuf : Remplacer tous les 3 à 12 mois, selon les recommandations du fabricant et l’encrassement constaté. Utiliser des filtres de qualité adaptés (au minimum filtres de classe F7 pour les pollens et particules fines en air neuf).
  • Filtres d’extraction d’air vicié : Remplacer moins fréquemment, généralement tous les 12 à 24 mois, selon l’encrassement.
  • Vérification visuelle régulière de l’état des filtres (encrassement, dégradation) tous les 1 à 3 mois pour adapter la fréquence de remplacement.
• Nettoyage des bouches d’extraction et d’insufflation :Nettoyer au moins une fois par an, ou plus fréquemment si nécessaire (zones poussiéreuses, fumoirs). Dépoussiérer et nettoyer à l’eau savonneuse les bouches et les grilles, intérieur et extérieur.
• Nettoyage des conduits de ventilation (gaines) :Nettoyage professionnel tous les 5 à 10 ans, selon l’encrassement et les recommandations du fabricant. Le nettoyage des gaines nécessite un matériel spécifique (brosses de gaine, aspirateurs puissants) et doit être réalisé par une entreprise spécialisée. Indispensable pour garantir la qualité de l’air et éviter le développement de micro-organismes.
• Nettoyage de l’échangeur thermique : Vérifier l’état de propreté de l’échangeur thermique au moins une fois par an lors de la maintenance annuelle. Nettoyer délicatement l’échangeur si nécessaire, selon les recommandations du fabricant (souvent aspiration douce, parfois nettoyage à l’eau claire, séchage complet avant remontage).
• Vérification des débits de ventilation : Faire vérifier les débits de ventilation par un professionnel tous les 2 à 3 ans. Permet de s’assurer que les débits d’air sont conformes aux besoins et aux réglages, et d’identifier d’éventuels déséquilibres ou obstructions dans le réseau.
• Contrôle du bon fonctionnement de la centrale VMC : Vérifier le fonctionnement des ventilateurs, du by-pass, des sondes, de la régulation, lors de la maintenance annuelle. S’assurer de l’absence de bruits anormaux, de vibrations, de fuites d’air.
• Entretien du caisson extérieur (si VMC Double Flux extérieure) : Nettoyer le caisson extérieur, vérifier les entrées et sorties d’air, s’assurer de l’absence d’obstructions.
• Suivi et enregistrement des opérations de maintenance : Tenir un carnet d’entretien avec les dates de remplacement des filtres, des nettoyages, des vérifications, des interventions de maintenance, pour assurer un suivi régulier et planifier les opérations futures.

En résumé, la VMC Double Flux est une solution de ventilation performante et écoénergétique pour les bureaux, offrant des avantages majeurs en termes d’économies d’énergie et de qualité de l’air intérieur. Son choix et son dimensionnement doivent être adaptés aux spécificités du bâtiment et aux besoins des occupants, et un entretien régulier est indispensable pour garantir son efficacité et sa longévité. N’hésitez pas à vous rapprocher de professionnels spécialisés pour vous accompagner dans votre projet de VMC Double Flux.