Article technique : L’humidité dans les règlements
Introduction
Il existe une série de règlements internationaux relatifs aux systèmes de ventilation et de climatisation dans les bâtiments résidentiels et non résidentiels. En premier lieu, il s’agit de la série de normes EN 16798 pour le secteur du bâtiment. Elle met la qualité de l’air intérieur et l’hygiène de l’air au centre de l’intérêt. Entre-temps, le fonctionnement à haute efficacité énergétique a aussi pris plus d’importance. Les exigences des règlements, normes ou directives concernent les procédés de mesure et de contrôle pour la réalisation, la réception et l’exploitation, l’hygiène, les inspections d’hygiène ou la maintenance et l’entretien des installations.
Mais quelle importance l’humidité de l’air intérieur a-t-elle réellement dans la normalisation et la législation internationales et quelle est l’évolution actuelle ? Un exemple : depuis le 1er janvier 2018, de nouvelles valeurs d’efficacité thermique minimale s’appliquent aux unités de ventilation non résidentielles (UVNR) en Europe.
Celle-ci s’élève à 68 pour cent pour les systèmes à fluide caloporteur et à 73 pour cent pour les échangeurs de chaleur rotatifs et à plaques. C’est ce que prescrit la directive sur l’écoconception ou plus précisément sa mise en œuvre par le règlement (UE) 1253/2014 concernant les exigences d’écoconception pour les unités de ventilation. Les associations industrielles européennes Eurovent et EVIA travaillent actuellement sur l’intégration de la récupération d’humidité en plus de la récupération de chaleur dans les mesures destinées à l’augmentation du rendement des unités de ventilation non résidentielles du règlement UE. Cela concerne l’énergie y associée pour la déshumidification (refroidissement), toute humidification nécessaire et la protection contre le gel. Le sujet semble donc avoir de l’importance.
Fig. 1 : Directive (UE) 2018/844 sur la performance énergétique des bâtiments, en jargon technique : « Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) »
Le bâtiment
Lorsqu’on parcourt les règlements européens, on tombe en premier sur la directive (UE) 2018/844 sur la performance énergétique des bâtiments, en jargon technique : « Energy Performance of Buildings Directive“ (EPBD) ». Elle a été amendée et publiée par le Parlement européen en mai 2018. Il s’agissait et s’agit de nouvelles exigences dans le processus actuel pour améliorer encore plus l’efficacité énergétique des bâtiments, contribuer à la réduction des émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050 et décarboner le parc immobilier qui, selon les indictions de la Commission, était responsable d’environ 36 pour cent de toutes les émissions de CO2 dans l’Union en 2018. Mais en même temps, il faut garantir le confort et la qualité de l’air. Lorsqu’on regarde plus en détail, on remarque que le « climat intérieur » visé est défini par toute sorte de paramètre – cependant sans indication sur l’humidité de l’air ambiant. Trois exemples dans ce contexte :
- Le point 13 concerne les lignes directrices de l’Organisation mondiale de la santé de 2009. Il dit : « En ce qui concerne la qualité de l’air intérieur, des bâtiments plus performants garantissent des niveaux de confort et de bien-être plus élevés pour leurs occupants et contribuent à une meilleure santé. Les ponts thermiques, une mauvaise isolation et des voies de circulation pour l’air imprévues peuvent faire tomber les températures de surface sous le point de rosée de l’air et créer de l’humidité. Il est dès lors essentiel d’assurer une isolation complète et homogène des bâtiments, y compris les balcons, les surfaces vitrées, les toits, les murs, les portes et le sol, et de veiller en particulier à ce que la température de toute surface intérieure du bâtiment ne descende pas en dessous de la température du point de rosée. »
- Le point 21 précise la surveillance du climat intérieur comme suit : « L’installation de dispositifs d’autorégulation dans les bâtiments existants pour réguler séparément la température de chaque pièce ou, si cela est justifié, d’une zone chauffée déterminée de l’unité de bâtiment devrait être envisagée lorsque cela est économiquement réalisable, par exemple lorsque le coût est inférieur à 10 % du coût total des générateurs de chaleur remplacés. »
- Et même en ce qui concerne l’obligation de surveillance stipulée dans le point 36, les indications de l’EPBD restent vagues en ce qui concerne l’humidité de l’air intérieur : « Dans le cadre de la réalisation des inspections et afin d’obtenir dans la pratique les améliorations escomptées en matière de performance énergétique des bâtiments, le but devrait être d’améliorer la performance énergétique effective des systèmes de chauffage, des systèmes de climatisation et des systèmes de ventilation dans des conditions d’utilisation réelles. La performance effective de ces systèmes est déterminée par l’énergie utilisée dans des conditions de fonctionnement types ou moyennes connaissant des variations dynamiques... »
Les détails figurent dans la nouvelle norme EN 16798
La directive sur la performance énergétique des bâtiments définit donc le cadre mais ne rentre pas dans les détails techniques des installations. A cette fin, le planificateur technique a besoin d’un autre règlement européen : la norme EN 16798 « Performance énergétique des bâtiments ». Elle est considérée comme norme de mise en œuvre de l’EPBD et est devenu le référentiel principal pour la technique de ventilation et de climatisation en Europe.
| Norme / TR | Ancien numéro | Contenu |
| EN 16798-1 TR 16798-2 | EN 15251 | Critères d’ambiance intérieure et profils d’utilisation |
| EN 16798-3 TR 16798-4 | EN 13779 | Exigences de performances pour les systèmes de ventilation, de conditionnement d’air et de climatisation |
| EN 16798-5 TR 16798-6 | EN 15241 | Méthodes de calcul des besoins énergétiques des systèmes de ventilation |
| EN 16798-7 TR 16798-8 | EN 15242 | Méthodes de calcul pour la détermination des débits d’air dans les bâtiments |
| EN 16798-9 TR 16798-10 | EN 15243 (en partie) | Méthodes de calcul pour les exigences énergétiques des systèmes de refroidissement |
| EN 16798-11 TR 16798-12 | EN 15243 (en partie) | Calculs des charges |
| EN 16798-13 TR 16798-14 | EN 15243 (en partie) | Calcul des systèmes de refroidissement |
| EN 16798-15 TR 16798-16 | EN 15243 (en partie) | Méthodes de calcul des besoins énergétiques des systèmes de refroidissement - stockage |
| EN 16798-17 TR 16798-18 | EN 15239 EN 15240 | Lignes directrices pour l’inspection des systèmes de ventilation |
Fig. 2 : La série de normes EN 16798 traite la performance énergétique des bâtiments en neuf parties plus neuf rapports techniques. Après la publication des normes, beaucoup de normes antérieures sont devenues caduques.
Le signal de départ de cette série de normes prévue en 18 parties a été donné en juillet 2015 par la partie 1 concernant les « Données d’entrées d’ambiance intérieure pour la conception et l’évaluation de la performance énergétique des bâtiments couvrant la qualité de l‘air intérieur, l’ambiance thermique, l’éclairage et l’acoustique ». En réalité, la partie 1 n’a été publiée qu’en mai 2019 après la deuxième procédure d’avis conforme des États membres. Elle est issue d’une évolution structurée de la norme EN 15251 « Critères d’ambiance intérieure » qu’elle remplace en même temps. Cette dernière distinguait trois catégories d’ambiance intérieure en présence d’une humidification / déshumidification active, avec des températures minimum et maximum en hiver et en été. Dans la nouvelle partie 1, la catégorie IV a de plus été intégrée dans la norme EN 16798. Et l’humidité relative de l’air intérieur est mentionnée dans toutes les quatre catégories. Des valeurs minimales et maximales entre 20 et 70 % sont définies par catégorie en fonction des conditions météorologiques, de la température ambiante et du type de bâtiment. Par ailleurs, la norme EN 16798 partie 1 recommande une humidité absolue de l’air intérieur qui devrait toujours rester en dessous de 12 g/kg.
La planification, la conception et les performances énergétiques des bâtiments sont définies dans la partie 3 de l’EN 16798. Elle s’applique à la conception et à l’implantation de systèmes de ventilation, de conditionnement d’air et de climatisation pour les bâtiments non résidentiels sujets à occupation humaine, à l’exception des applications et processus industriels. La partie 3 reprend une grande partie du contenu de l’EN 13779 «Ventilation dans les bâtiments non résidentiels - Exigences de performances pour les systèmes de ventilation et de conditionnement d’air ». Mais elle contient aussi de nouvelles exigences relatives à la technologie des appareils et systèmes, concernant les filtres à air, la récupération de chaleur et la qualité de l’air neuf. Par ailleurs, le texte contient des indications concrètes sur le fait que les centrales de traitement d’air, les systèmes de climatisation et de conditionnement d’air peuvent influencer le climat thermique intérieur, la qualité de l‘air intérieur, l’humidité de l’air intérieur et l’acoustique du local et qu’une régulation de l’humidité côté air neuf est obligatoire pour exclure une condensation éventuelle. Elle fait donc référence à la partie 1 en précisant comme assurer l’humidité de l’air intérieur et la qualité de l’air proposées dans cette partie.
Les parties 5 à 15 suivantes de l’EN 16798 traitent les différentes méthodes de calcul relatives aux systèmes de ventilation mécanique, y compris la génération de chaleur et de froid et la distribution. Elles tiennent compte de la teneur en humidité de l’air neuf, recommandée dans la partie 1, pour garantir l’humidité de l’air intérieur et les énergies auxiliaires nécessaires à cette fin pour l’humidification et la déshumidification. Elles remplacent les anciennes normes UE 15241, 15242 et 15253 qui ont également défini toutes les méthodes de calcul.
Enfin, la partie 17 de l’EN 16798 traite « l’inspection des systèmes de ventilation et de conditionnement d’air ». Elle remplace l’ancienne EN 15239 « Lignes directrices pour l’inspection des systèmes de ventilation » et l’EN 15240 «Lignes directrices pour l’inspection des systèmes de climatisation ». En ce qui concerne le sujet de l’humidité, elle porte surtout sur l’exigence d’éviter la condensation et sur les aspects d’hygiène. A cette fin, il faut relever, vérifier et évaluer différents autres paramètres et caractéristiques de l’air en mouvement et du système de ventilation, en plus de l’humidité de l’air. Concernant la procédure à suivre, référence est faite à l’EN 12599 « Procédures d’essai et méthodes de mesure pour la réception des installations de conditionnement d’air et de ventilation ». Cette dernière spécifie des contrôles, des méthodes d’essai et des instruments de mesure, tels que le nouveau testo 400, en vue de vérifier l’aptitude à l’emploi des systèmes installés lors de la réception et qui seront partiellement effectués au stade avant, pendant et après la réception. La grande utilité de l’appareil de mesure universel de Testo pour les utilisateurs réside dans les procédés de mesure conformes aux normes et dans la documentation complète, comprenant des photos et des commentaires. La partie 17 de l’EN 16798 décrit comme objectif principal d’une inspection que les exploitants et propriétaires de bâtiments reçoivent des conseils par le rapport d’inspection comment réduire la consommation d’énergie de leurs installations tout en maintenant des conditions acceptables du climat intérieur.
Des recommandations aux obligations
La série de normes européennes EN 16798 fournit donc certaines exigences concernant l’humidité de l’air dans les locaux, dans le système de ventilation, à l’intérieur des bâtiments. Mais aucune de ces exigences ne pourra être entendue comme obligatoire ou ayant un caractère législatif. Il s’agit plutôt de recommandations concernant le respect de l’humidité relative de l’air ambiant en fonction de la température intérieure et de la saison. Et seulement si un appareil de climatisation ou de ventilation humidifie ou déshumidifie l’air neuf ou l’air extrait à l’aide d’un système technique, les parties 1 à 17 susmentionnées sont applicables pour l’humidité. Ceci est souvent le cas lorsqu’il y a des exigences relatives à l’humidité pour d’autres raisons, concernant les marchandises sensibles à l’humidité et leurs dépôts, les processus de production ou les établissements de santé ou encore s’il y a un risque de formation de givre par une humidité de l’air trop élevée à des températures en dessous de zéro dans la réfrigération industrielle. Dans ce cas, il faut garantir que l’énergie nécessaire à la régulation de l’humidité de l’air intérieur est utilisée de la manière la plus efficace possible et éviter de plus les problèmes d’hygiène par la condensation dans l’appareil de ventilation, les conduites ou le récupérateur refroidisseur. Par conséquent, les inspections régulières font partie de l’exploitation de systèmes de climatisation et de ventilation.
Les associations industrielles européennes Eurovent et EVIA empruntent actuellement une autre voie. Par leur prise de position relative au règlement (UE) 1253/2014 concernant les exigences d’écoconception pour les unités de ventilation, elles visent l’introduction, dans le cadre du procédé de révision prévu en 2020, d’un paramètre de système « c » qui tiendra compte de la récupération technique de l’humidité de l’air au moyen d’un rotor d’adsorption, d’un récupérateur par accumulation ou d’un échangeur de chaleur à membrane d’humidité. Des calculs de simulation par rapport aux quatre catégories susmentionnées de la partie 1 de l’EN 16798 et aux types d’utilisation des bâtiments indiqués en son annexe ont été réalisés pour les villes de Milan, de Valence, d’Oslo et de Munich – avec des résultats prometteurs. Il en résulte que même dans les conditions ambiantes les plus défavorables, le coefficient c=0,08 pourrait être ajouté à l’efficacité thermique prescrite par la loi à l’heure actuelle.
Fig. 3 : Extrait de la prise de position remise à la Commission européenne pour la révision du règlement (UE) 1253/2014 concernant les exigences d’écoconception pour les unités de ventilation, exigeant la prise en considération d’un paramètre de système pour la récupération d’humidité.
Car la récupération d’humidité de l’air ambiant évite sa production par l’utilisation d’énergie. Ainsi, la déshumidification aura une grande utilité en été car l’air extrait est alors plus sec que l’air extérieur. La déshumidification devient ainsi la composante principale du refroidissement ce qui permet de réduire nettement le dimensionnement d’une installation mécanique de conditionnement d’air en fonction de son site d’implantation en Europe. Et en hiver, la déshumidification de l’air extrait évite le givrage de l’échangeur de chaleur ce qui permet de se passer d’autres mesures de dégivrage fonctionnant avec une énergie supplémentaire.
Le tableau final d’Eurovent (fig. 4) indique en rouge les valeurs calculées en cas de fonctionnement « 5 jours par semaine de 7 à 18 heures pendant toute l’année ». Cela correspond par exemple au comportement d’utilisation d’innombrables bureaux ou bâtiments administratifs.
Si les propositions d’Eurovent et d’EVIA sont acceptées, la récupération d’humidité de l’air intérieur fera bientôt partie du bilan énergétique, en plus de la récupération de chaleur, pour les systèmes de ventilation dans la bâtiments non résidentiels – ce qui est d’ailleurs réellement exigé par la directive sur la performance énergétique des bâtiments mentionnée au début. Car elle stipule en son point 7 :
« L’accord de Paris de 2015 sur le climat intervenu à l’issue de la 21e conférence des parties à la convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques (COP 21) dynamise les efforts déployés par l’Union pour décarboner son parc immobilier. Compte tenu du fait que le chauffage et le refroidissement représentent près de 50 % de la consommation d’énergie finale de l’Union, dont 80 % dans les bâtiments, la réalisation des objectifs énergétiques et climatiques de l’Union est liée aux efforts qu’elle déploie pour rénover son parc immobilier en donnant la priorité à l’efficacité énergétique, en appliquant le principe de la primauté de l’efficacité énergétique et en étudiant le déploiement des énergies renouvelables. »
Fig. 4 : Calculs de simulation relatifs au paramètre de système « c » pour la récupération d’humidité dans quelques villes européennes. En rouge les valeurs calculées en cas de fonctionnement « 5 jours par semaine de 7 à 18 heures pendant toute l’année ».
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