Ventilation naturelle : améliorez votre confort intérieur grâce aux fenêtres

La ventilation naturelle est une pratique ancestrale, raffinée au fil des siècles pour répondre aux besoins de l'habitat moderne.

En s'appuyant sur la pression du vent et la poussée thermique, elle orchestre un renouvellement continu de l'air et favorise une meilleure qualité de vie dans toutes les pièces de votre logement.

La ventilation naturelle repose sur deux forces motrices principales : la pression du vent et la poussée thermique. Ces phénomènes naturels favorisent l'entrée d'air frais et l'évacuation de l'air vicié pour vous assurer un renouvellement d'air constant et bénéfique.

• La pression du vent : lorsque le vent frappe les façades d'un bâtiment, il crée des différences de pression qui encouragent l'air à s'engouffrer dans les pièces moins pressurisées. C’est cette différence de pression qui provoque une ventilation naturelle.
• La poussée thermique : la chaleur accumulée à l'intérieur, notamment en hauteur, tend à s'élever et à s'échapper par les ouvertures supérieures. Elle entraîne derrière elle un mouvement d'air qui facilite le renouvellement.

Voici 5 raisons de maintenir une bonne ventilation naturelle dans votre espace de vie :

1. Amélioration de la qualité de l'air intérieur : la plupart des polluants de votre maison proviennent de l’intérieur¹. Une ventilation adéquate aide à réduire les niveaux de polluants comme les composés organiques volatils (COV), les allergènes, le dioxyde de carbone, et d'autres contaminants qui peuvent s'accumuler dans des espaces mal ventilés.
2. Prévention de l'humidité excessive : un bâtiment humide peut présenter des moisissures et accroît le risque d’allergie². La ventilation naturelle aide à contrôler l'humidité dans votre maison et aide à prévenir la croissance des moisissures, à protéger la structure de votre maison et la santé respiratoire de ses habitants.
3. Réduction des odeurs : la ventilation naturelle élimine l'air vicié et le remplace par de l'air frais de l'extérieur pour maintenir une maison fraîche et réduire les odeurs persistantes.
4. Amélioration du confort thermique : la ventilation peut aider à réguler la température intérieure, en apportant de l'air plus frais de l'extérieur lorsqu'il est nécessaire, surtout pendant les mois plus chauds. Elle permet donc d’améliorer le confort sans recourir excessivement à la climatisation.
5. Économies d'énergie : une bonne ventilation peut réduire la nécessité de climatisation et de chauffage grâce à des stratégies passives pour maintenir le confort thermique. Elle vous permet de réaliser des économies d’énergie  substantielles.

Dernier avantage, et non des moindres, un environnement bien ventilé peut avoir un impact positif sur votre bien-être mental, en réduisant les sensations d'oppression et en améliorant votre humeur générale³.

Voici 5 stratégies de ventilation naturelle pour optimiser le flux d'air dans les pièces de votre logement.

Objectif : créer des espaces de vie faciles à aérer, sans compromettre l'efficacité énergétique ou le confort acoustique et thermique de votre maison.

Comme vous le verrez, ces différentes méthodes peuvent être combinées et adaptées en fonction des caractéristiques climatiques, de la situation géographique et des exigences spécifiques du bâtiment (orientation du bâti, typologie et distribution des pièces…).

La ventilation croisée consiste à ouvrir les côtés opposés du bâtiment pour permettre à l'air de traverser directement les pièces de vie.

Ce principe simple tire parti de la différence de pression d'air créée par le vent et les différences thermiques.

Pour qu'elle soit efficace, la conception du bâtiment doit favoriser un chemin clair pour le flux d'air, en évitant les obstructions internes qui pourraient entraver son passage.

Cette stratégie est particulièrement pertinente dans les climats où la brise est constante.

Ce système de ventilation peut aussi être renforcé par l'utilisation de dispositifs architecturaux comme des brise-soleil, des cours intérieures ou des ouvertures stratégiquement positionnées qui facilitent le mouvement de l'air à travers les pièces.

La réussite de la ventilation croisée dépend grandement de l'orientation du bâtiment par rapport aux vents dominants et de la capacité des ouvertures à capturer et à diriger efficacement ces flux d'air.

Vos fenêtres, fenêtres de toit et portes peuvent être équipées de systèmes de contrôle manuel ou automatique pour adapter l'ouverture en fonction des conditions climatiques et des besoins spécifiques en ventilation.

La ventilation unilatérale consiste à ventiler par une seule façade. C’est une stratégie utilisée lorsque la ventilation croisée n'est pas réalisable, souvent due à la configuration du bâtiment ou à des contraintes d'emplacement.

Ce système de ventilation implique l'entrée et la sortie d'air par des ouvertures situées sur une seule façade. Elle est moins efficace pour générer un mouvement d'air à travers l'espace que la ventilation croisée.

Toutefois, vous pouvez améliorer la ventilation unilatérale de 2 façons :

• Exploiter les différences de pression verticale (effet de cheminée) : l'utilisation de la convection thermique naturelle encourage l'air chaud à s'élever et à sortir, et attire l'air frais de l'extérieur. Cette stratégie peut être particulièrement utile dans les bâtiments hauts ou les appartements urbains où les options de ventilation croisée sont limitées.
• Utiliser des ouvertures stratégiquement placées pour encourager le mouvement de l'air à l'intérieur. Incorporer des dispositifs architecturaux peut augmenter la turbulence de l'air. Une technique pratique dans les grandes pièces très ouvertes, par exemple.

La ventilation par effet de cheminée tire parti de la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur du bâtiment.

L'air chaud, plus léger, monte vers les ouvertures supérieures (fenêtres de toit, lanterneaux), et crée un mouvement d'air vertical qui favorise la ventilation naturelle.

Des ouvertures basses, comme des fenêtres ou des grilles au niveau du sol, permettent à l'air frais de pénétrer dans le bâtiment.

Les ouvertures hautes comme les fenêtres de toit, quant à elles, jouent un rôle clé dans l'effet cheminée, car elles facilitent l'évacuation de l'air chaud accumulé en haut. Elles renforcent ainsi le flux d'air ascendant et améliorent l'efficacité de la ventilation.

Cette stratégie est particulièrement efficace dans les zones où il existe un contraste de température significatif entre le jour et la nuit.

Dans ce cas, ouvrir des ouvertures basses pendant les heures plus fraîches (souvent la nuit) peut introduire de l'air frais à l'intérieur, pré-refroidir les bâtiments pendant la nuit, et réduire le besoin de climatisation pendant la journée.

Bon à savoir : vous pouvez générer un effet cheminée en gardant vos fenêtres de toit fermées. En effet, les fenêtres de toit VELUX possèdent un volet d’aération qui vous permet de ventiler votre pièce en continu tout en protégeant votre intérieur des intempéries.

La ventilation par tirage éolien utilise la force du vent pour créer un mouvement d'air à travers le bâtiment.

Elle est très efficace lorsqu’on lui ajoute l'aide de tours de ventilation ou de brise-vent, qui augmentent la pression de l'air sur une partie du bâtiment et encouragent l'air à circuler à travers les pièces intérieures.

Cette méthode dépend de la direction et de la vitesse du vent, ainsi que de la conception et de l'orientation du bâtiment.

Utilisée sur une courte période avec un taux de ventilation élevé, la technique du tirage éolien élimine efficacement les odeurs et l'humidité.

Les atriums ou cours centrales sont de véritables puits de lumière et de ventilation. Ils servent d'espaces tampons entre l’extérieur et l’intérieur du bâtiment ou du logement.

Lorsque l'air frais entre dans l'atrium, il est exposé à la lumière du soleil qui traverse l'espace. L’air se réchauffe et monte par un processus de convection.

Ce mouvement ascendant de l'air chaud crée un tirage qui aide à extraire l'air vicié des espaces de vie environnants.

Cette configuration permet de ventiler naturellement et d'introduire une abondance de lumière naturelle dans le bâtiment.

Bien que principalement associée à un système de ventilation mécanique, la ventilation à double flux peut être conceptualisée de manière passive dans la conception de bâtiments écologiques.

Elle vise à récupérer la chaleur de l'air évacué pour préchauffer l'air frais entrant sans l'utilisation de systèmes mécaniques, en utilisant des échangeurs de chaleur passifs et une conception architecturale intelligente pour faciliter ce processus.

L’outil de visualisation de l’énergie et du climat intérieur développé par VELUX permet de mesurer les taux de ventilation obtenus par aération.

Une expérience menée à Berlin, en Allemagne, montre les taux de ventilation obtenus à travers différentes configurations pour un jeu de quatre fenêtres.

Les taux de ventilation atteints avec les aérations varient de 1,5 ACH à 5,0 ACH*, soit un taux jusqu'à dix fois plus élevé que le taux de ventilation de fond habituel de 0,5 ACH.

Les taux de ventilation les plus élevés ont été obtenus avec une combinaison d'effet de tirage (effet cheminée) et de ventilation croisée (5,0 à 6,5 ACH), puis par effet de tirage seul (4,5 à 6,0 ACH), suivi de la ventilation croisée seule (2,5 à 5,5 ACH) et de la ventilation unilatérale (1,5 à 2,5 ACH).

Ces taux de ventilation sont basés sur des surfaces d'ouverture spécifiques. Des valeurs ACH plus élevées peuvent être atteintes avec des surfaces d'ouverture plus grandes.

Dans la Maison Air et Lumière construite par VELUX dans l’Essonne (91), des valeurs allant jusqu'à 20 ACH ont été mesurées durant l'été 2012⁴.

Note : le taux de renouvellement de l'air par heure a pour unité de mesure l’ACH (Air Changes per Hour). Il est un moyen de mesurer l'efficacité d'un système de filtration de l'air à l'intérieur.

Gestion thermique, qualité de l'air intérieur, apport lumineux : les fenêtres de toit présentent de nombreux avantages pour favoriser la ventilation naturelle d'une maison. Voici les 5 principaux :

Les fenêtres de toit exploitent l'effet de cheminée, qui se produit lorsque l'air chaud à l'intérieur du bâtiment monte en raison de sa légèreté comparée à l'air frais extérieur.

Ouvrir une fenêtre de toit permet à cet air chaud de s'échapper et de créer un vide qui attire l'air frais par les ouvertures plus basses, comme les fenêtres murales.

Cet effet de tirage naturel favorise un flux d'air constant qui améliore la ventilation de l'espace intérieur.

Lorsque des fenêtres de toit sont utilisées en combinaison avec des ouvertures latérales, elles augmentent l'efficacité de la ventilation croisée.

L'air frais peut entrer par les ouvertures latérales, traverser l'espace de vie et s'échapper par les fenêtres de toit, dans un courant d'air qui rafraîchit et renouvelle l'air intérieur.

Les fenêtres de toit aident à évacuer l'humidité excessive et les polluants intérieurs, comme le dioxyde de carbone, les composés organiques volatils (COV) et les allergènes.

En ouvrant régulièrement les fenêtres de toit, surtout après des activités génératrices d'humidité (cuisson, douche…), vous contribuez à maintenir un environnement intérieur plus sain.

Les fenêtres de toit vous offrent une plus grande flexibilité et un contrôle direct sur la ventilation de votre espace de vie.

Vous pouvez les ouvrir et les fermer selon vos besoins pour ajuster le flux d'air, en réponse aux variations climatiques et à vos préférences personnelles.

Par ailleurs, certaines fenêtres de toit sont équipées de capteurs de pluie et peuvent se fermer automatiquement en cas d'intempérie.

Vous pouvez aussi les contrôler depuis votre smartphone, même quand vous n’êtes pas chez vous.

Les espaces sous les toits peuvent rapidement surchauffer, surtout au retour des beaux jours.

Une ou plusieurs fenêtres de toit stratégiquement installées permettent d’évacuer l'air chaud et contribuent à réduire la surchauffe sous les toits. Une bonne solution pour améliorer le confort thermique  de votre logement sans recourir à la climatisation et réaliser des économies d'énergie.

En plus de favoriser la circulation de l’air, les fenêtres de toit offrent un apport de lumière naturelle supplémentaire qui transforme visuellement votre intérieur et réduit la nécessité d'éclairage artificiel.

Conseil d’expert : en intégrant des fenêtres de toit dans la conception des bâtiments, les architectes et les constructeurs peuvent améliorer significativement la qualité de l'air intérieur, le confort des occupants et l'efficacité énergétique de la maison, tout en soutenant les principes de la construction durable.

La réussite d'un système de ventilation naturelle repose sur une conception réfléchie et adaptée aux spécificités climatiques et architecturales de chaque projet.

Voici 3 éléments à prendre en compte lors de la conception de votre projet de construction :

L'orientation du bâtiment joue un rôle clé dans l'efficacité de la ventilation naturelle.

En alignant judicieusement le bâti avec les directions prédominantes des vents, vous maximisez les opportunités de renouvellement d'air naturel.

Le choix et l'emplacement des fenêtres sont déterminants. Des fenêtres bien situées, en termes de hauteur et d'orientation, peuvent amplifier l'effet de ventilation croisée et favoriser une circulation d'air optimale.

Intégrer des matériaux à forte masse thermique dans la conception des bâtiments permet de moduler les variations de température intérieure.

Cette approche contribue à un climat intérieur plus stable et confortable, et renforce l'efficacité de la ventilation naturelle.

La polyvalence de la ventilation naturelle réside dans sa capacité à s'adapter à une multitude de contextes climatiques et à offrir des solutions sur mesure pour chaque environnement.

Dans les climats tempérés, la ventilation naturelle tire parti des variations diurnes et saisonnières pour maintenir le confort intérieur.

La stratégie de ventilation croisée, complétée par la purge nocturne, se révèle très efficace car elle exploite les températures plus fraîches de la nuit pour refroidir les espaces de vie et réduire la dépendance aux systèmes de climatisation.

Les défis posés par les climats tropicaux, marqués par une chaleur et une humidité élevées, appellent à des approches innovantes en matière de ventilation naturelle.

La ventilation en tirage thermique, qui utilise les différences de température entre l'intérieur et l'extérieur pour créer un flux d'air vertical, est une stratégie efficace.

Les conceptions architecturales qui favorisent l'ombre et la protection contre les intempéries contribuent aussi à maintenir des conditions de vie confortables.

Dans les zones froides, le principal défi réside dans le maintien d'une ventilation adéquate sans pour autant accroître les pertes de chaleur.

Les solutions de ventilation naturelle dans ces contextes incluent l'utilisation de puits canadiens ou de systèmes de ventilation contrôlée, qui préchauffent l'air entrant grâce à la récupération de chaleur.

Ces techniques permettent d’équilibrer échange d'air et conservation de l'énergie thermique.

La théorie derrière la ventilation naturelle prend vie à travers des exemples concrets qui montrent ses bénéfices dans divers types de bâtiments.

Il existe plusieurs solutions pour diriger les flux d’air de manière optimale. En voici 3 principales :

1. Matériaux à forte inertie thermique

Ils ont la capacité d'absorber, de stocker et de restituer la chaleur sur de longues périodes.

Cette caractéristique contribue à minimiser les fluctuations de température au cours de la journée et entre les jours et les nuits.

• Le béton est un exemple typique de matériau à forte inertie thermique. Utilisé dans les planchers, les murs ou les plafonds, il peut absorber la chaleur pendant les heures les plus chaudes de la journée et la relâcher lorsque les températures baissent.
• La pierre naturelle peut être utilisée dans les structures internes ou les murs pour contribuer à stabiliser la température intérieure.
• Les murs en brique possèdent également une bonne capacité d'accumulation thermique, aidant à maintenir un climat intérieur agréable.
• Les constructions en terre, comme les murs en adobe ou en pisé, offrent une excellente inertie thermique et sont particulièrement adaptées aux climats à forte amplitude thermique entre le jour et la nuit.

2. Penser les aménagements extérieurs

Les aménagements extérieurs peuvent influencer la ventilation naturelle et le confort thermique en modifiant les microclimats autour des bâtiments ou en orientant les flux d'air.

• Les arbres, les haies et les plantes grimpantes fournissent de l'ombre et réduisent la température de l'air autour des bâtiments. La végétation peut aussi servir de brise-vent, qui réduit la pénétration des vents froids en hiver tout en permettant la circulation de brises rafraîchissantes en été.
• Les pergolas et voiles d'ombrage peuvent être utilisées pour créer des zones d'ombre qui réduisent le gain solaire direct sur les façades et les toitures, tout en permettant à l'air frais de circuler autour et à travers elles.
• Les murs et toits végétalisés : en plus de présenter des avantages en matière d'isolation et de biodiversité, les toits et murs végétalisés peuvent contribuer à refroidir l'air environnant et améliorer le confort thermique à l'intérieur.
• Les bassins d'eau et fontaines contribuent à abaisser la température de l'air à proximité, par évaporation.

3. Intégrer la ventilation naturelle dès la conception

Intégrer la ventilation dès la conception a pour but d’améliorer le confort des occupants du logement tout en réduisant la consommation énergétique.

Elle permet d’éviter certains problèmes que l’on retrouve couramment dans les maisons dépourvues d’aération : humidité, moisissures, odeurs désagréables…

Ludivine et Alexandre rencontraient des problèmes d’humidité dans leur salle de bain dû à l’absence d’ouvertures. Cette humidité s’est étendue à la chambre parentale attenante et Ludivine est tombée malade.

Découvrez comment des ouvertures stratégiquement placées ont résolu les problèmes d’humidité de Ludivine et Alexandre et les ont aidés à recouvrer la santé.

Les bâtiments commerciaux, avec leurs grandes superficies et leur forte occupation, présentent des défis uniques en matière de ventilation.

Comment assurer une qualité d'air intérieur optimale tout en réduisant les coûts énergétiques associés au chauffage, à la climatisation et à la ventilation mécanique ?

Les établissements scolaires disposent souvent d'un espace limité par élève dans les salles de classe, ce qui augmente le risque de concentrations élevées de CO₂.

Or, un air intérieur sain, hors épidémie infectieuse, ne devrait pas dépasser une concentration de 800 ppm, d’après les données du Haut Conseil de la Santé Publique⁵.

Une bonne qualité de l'air intérieur est essentielle pour la concentration et le bien-être des élèves et du personnel, comme le montre une étude de l'université de Salford6 qui relie environnement bien conçu, qualité de l'air et performances en lecture, écriture et mathématiques.

En clair, une salle bien ventilée et lumineuse favorise de meilleurs résultats scolaires.

Pour une ventilation naturelle efficace, la proportion de la surface d'ouverture des fenêtres par rapport au nombre d'élèves et à l'espace au sol est déterminante⁷.

Utiliser au maximum l'ouverture des fenêtres pendant les pauses pour réduire le CO₂, et installer des volets de ventilation et des grilles durant les cours peut améliorer l'air tout en minimisant les courants d'air en périodes froides.

Aussi, des indicateurs visuels de CO₂ et une ventilation naturelle contrôlée automatiquement, adaptée au calendrier scolaire, optimisent la qualité de l'air^8,9.

Pour les climats froids, la ventilation hybride, combinant ventilation naturelle et ventilation mécanique, est recommandée pour économiser l'énergie et réduire les courants d'air¹⁰.

Lire aussi : Conception d’école : 6 éléments essentiels.

Malgré ses nombreux avantages, la mise en œuvre de la ventilation naturelle peut rencontrer des obstacles, qu'il s'agit de surmonter par des solutions adaptées.

Voici les 3 points qui doivent attirer votre attention :

La qualité de l'air intérieur peut être affectée par des polluants extérieurs, en particulier dans les zones urbaines denses.

C’est pourquoi il est important de bien penser les ouvertures du logement dès la conception, idéalement.

Après construction, vous pouvez utiliser des filtres à air et des plantes d'intérieur capables de purifier l'air pour maintenir une qualité d'air intérieure optimale et rester en bonne santé.

Il est aussi important de pouvoir préserver l'équilibre entre ventilation naturelle et efficacité énergétique, surtout dans les climats extrêmes.

Pour optimiser la régulation des températures intérieures de votre logement, vous pouvez incorporer des matériaux à changement de phase (MCP) dans votre bâtiment. Les MCP sont des substances qui absorbent ou libèrent de la chaleur lorsqu’elles changent d’état physique (de l’état solide à l’état liquide, par exemple).

Les MCP peuvent être incorporés dans les murs, les planchers et les plafonds, et vous pouvez aussi en trouver dans les systèmes de ventilation et dans les revêtements de surface et peintures.

L’usage intelligent de l'inertie thermique du bâtiment permet de réduire les pics de température et peut contribuer à minimiser les besoins en chauffage et en refroidissement, tout en assurant un renouvellement d'air adéquat.

Enfin, les préoccupations liées au bruit et à la sécurité peuvent limiter l'adoption de la ventilation naturelle.

Des traitements acoustiques spécifiques et des solutions de sécurisation des ouvertures permettent de garantir confort et tranquillité d'esprit aux occupants :

• Fenêtres à verrouillage multipoint : ces fenêtres peuvent être verrouillées en plusieurs points autour du cadre et améliorent la résistance contre les intrusions.
• Grilles de sécurité : installées à l'extérieur des fenêtres ou des ouvertures de ventilation, ces grilles empêchent l'accès non autorisé tout en permettant la ventilation et l'entrée de la lumière naturelle.
• Volets roulants : ces volets peuvent être baissés et verrouillés la nuit ou lorsque la maison est vide. Ils offrent une sécurité supplémentaire tout en autorisant une certaine ventilation à travers des fentes ou des ouvertures spécifiques.
• Système de ventilation avec sécurité intégrée : certains systèmes de ventilation modernes sont équipés de fonctionnalités de sécurité qui empêchent l'ouverture depuis l'extérieur ou incluent des alarmes en cas de tentative d'effraction.