Mesures de température et CO2 – Maison témoin “Merapi”

Dans le cadre du monitoring de l’installation de ventilation naturelle hybride (voir l’article Monitoring d’une installation de ventilation naturelle hybride), Ecorise a effectué des mesures préliminaires en utilisant les équipements en attente d’installation.

Ecorise en a placé une série de capteurs dans plusieurs maisons pendant quelques semaines.

L’article Bilan des maisons témoins présente un résumé des résultats de toutes les maisons témoins.

Le présent article décrit l’une de ces maisons.

Seuils de CO2 dans le cas d’un bâtiment non ventilé

En ce qui concerne le CO2, nous ne connaissons pas de seuil officiel en Suisse pour les bâtiments non ventilés, mais le SECO (Secrétariat d’État à l’économie) donne une piste : les performance des travailleurs diminuent avec l’augmentation de la concentration en CO2 (Voir L’impact d’un air ambiant de bonne qualité sur l’efficacité au travail). D’autres sources indiquent qu’une concentration en CO2 d’environ 1000 ppm constitue un seuil à ne pas dépasser…

Pour les bâtiments ventilés, une norme suisse décrit des catégories de qualité de l’air ; voir à ce propos l’article concernant la Maison témoin “Stromboli”.

À titre de simplification, nous considérerons que la limite de la concentration en CO2 est la même pour un bâtiment non ventilé que pour un bâtiment ventilé : 950 ppm.

Description de la maison témoin “Merapi”

La maison témoin “Merapi” est un chalet en madriers, mal isolé et pas du tout étanche à l’air. Il était utilisé exclusivement comme résidence secondaire jusqu’en 2013 et avait donc été conçu dans cette optique. Il est chauffé à l’aide de radiateurs électriques réglés au minimum et par une cheminée à bûches. Il n’est pas ventilé mécaniquement. Un escalier ouvert mène du rez-de-chaussée au sous-sol, qui n’est pas chauffé. Le chalet est occupé par deux adultes et un enfant.

Nous avons placé un capteur dans le séjour, un autre dans la chambre de l’enfant et un autre dans la chambre des parents.

Les portes des chambres étant souvent ouvertes, on s’attend à ce que les capteurs des chambres donnent régulièrement des résultats proches de celui du séjour.

Graphiques et commentaires

Maison témoin Merapi - Mesure du CO2

(Cliquez pour agrandir l’image)

Maison témoin Merapi - Mesure de la température

(Cliquez pour agrandir l’image)

A. À 07:11, les parents se réveillent et quittent leur chambre à coucher. La concentration en CO2 dans la chambre d’enfant montre que ce dernier a passé la seconde partie de la nuit dans le lit de ses parents.

B. Monsieur est sorti quelques heures alors que le reste de la famille s’affaire au rez-de-chaussée pendant la matinée.

C. À 12:15, ils allument un feu et entreprennent d’aérer la maison. Grâce à l’aération, la concentration en CO2 dans toutes les pièces mesurées du rez-de-chaussée passe de 800 ppm à environ 400 ppm. Du point de vue de la concentration en CO2, tout laisse penser que l’aération est très efficace.

C’. En parallèle, l’air froid extérieur pénétrant à l’intérieur, la température intérieure au rez-de-chaussée diminue. On voit qu’elle diminue d’abord dans la chambre de l’enfant, ce qui laisse penser que la fenêtre de cette pièce a été ouverte.

D’. À 12:30, la chaleur du feu permet d’augmenter très progressivement la température dans les locaux du rez-de-chaussée.

E. À 14:15, la concentration en CO2 est déjà remontée au même niveau qu’avant l’aération – l’aération n’était donc pas si efficace que ce que nous pensions initialement. On notera que la fenêtre a été oubliée ouverte, ce qui explique la durée bien trop longue : près de deux heures.

E’. En parallèle, l’air intérieur de la chambre de l’enfant perd presque trois degrés, celle du séjour un degré et seule celle de la chambre des parents ne varie pas significativement. En conséquence, l’aération a eu pour principal effet de refroidir la maison, sans apporter d’avantage technique (il est vrai qu’il est parfois agréable d’ouvrir une fenêtre pour humer l’air extérieur et non seulement pour l’aération proprement dite…)

F et F’. À 17:00 une nouvelle aération est entreprise, avec les mêmes effets que précédemment. Là encore, du point de vue du CO2 et de la température il aurait été préférable de ne pas aérer.

L’Office fédéral de la santé publique recommande de “faire un courant d’air” au moins deux à trois fois par jour, pendant 5 à 10 minutes.

Si l’air ambiant est fortement pollué de façon temporaire, soit à cause de visiteurs, de bougies allumées ou d’activités de nettoyage, il faut aérer encore plus fréquemment.

Analyses

Ces résultats nous permettent de constater plusieurs points essentiels :

  1. Des concentrations de CO2 élevées ne sont jamais constatées – toutes les valeurs restent d’ailleurs en tout temps sous le seuil de 950 ppm.
  2. L’aération manuelle par les fenêtres est inefficace : elle fait chuter la température, sans avoir d’influence significative sur la concentration en CO2. En réalité, le bâtiment est tellement peu étanche à l’air qu’une aération douce s’effectue en permanence.
  3. Le lecteur attentif aura vu que les températures des pièces du rez-de-chaussée sont très élevées, dépassant parfois 26°C alors que les mesures ont été effectuées en hiver. L’explication est simple : les occupants ont froid à cause du sol qui n’est pas isolé par rapport au sous-sol non chauffé (17°C). Ils souffrent probablement aussi des courants d’air induits par l’enveloppe non étanche. En conséquence, leur confort est compromis et ils tentent de le rétablir en chauffant l’air ambiant. Malheureusement, chauffer l’air ne les empêche pas d’avoir froid aux pieds…

Conclusion

La maison témoin “Merapi” présente des concentrations en CO2 particulièrement basses grâce aux inétanchéités de l’enveloppe, Malheureusement, ces inétanchéités sont aussi la cause d’une utilisation excessive d’énergie pour chauffer les pièces de vie.

Lors de la rédaction de cet article, Ecorise étudiait les possibilités de rénovation les plus adaptées à ce bâtiment.

En cas de rénovation, le bâtiment sera isolé mais aussi rendu étanche à l’air ; dans ce cas, un concept de ventilation devra être mis en place pour éviter des dommages à la structure du bâtiment et préserver la qualité de l’air pour ses occupants.

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