Utiliser la surventilation nocturne pour rafraîchir un bâtiment

La surventilation nocturne – ou “free cooling” - consiste à maximiser l'entrée d'air frais lorsque les températures extérieures sont plus basses que celles de l'intérieur du bâtiment, généralement la nuit. Elle permet d’évacuer la chaleur d’un bâtiment accumulée pendant la journée, et ainsi de rafraîchir l’air intérieur et de réduire les besoins en climatisation.
Enjeux d'adaptation

Un des trois piliers pour rafraîchir les bâtiments

La ventilation nocturne est l’un des trois piliers fondamentaux pour améliorer le confort d’été dans un bâtiment, avec l’isolation et la limitation des apports solaires (Ademe, 2023).

Réduire le recours à la climatisation

La ventilation naturelle permet de réduire le recours à la climatisation, fortement consommatrice d’énergie et qui contribue à réchauffer l’air extérieur. 
Points forts

Une solution simple, naturelle, et adaptée à de nombreux bâtiments

  • Solution passive
  • Faible coût (voire gratuit)
  • Solutions alternatives à la climatisation
  • Réduction de la consommation d’énergie 
  • Possibilité d’automatiser l’ouverture des ouvrants pour atténuer les contraintes d’usage 
free cooling
Image d'illustration - © Brusk Dede
Vidéo du CSTB : Ecogestes : bien aérer, pour rafraîchir son logement
Description de la solution

Domaine d’application : Bâtiments

La surventilation nocturne est une méthode de ventilation de confort thermique. Elle cherche à évacuer la chaleur des bâtiments accumulée pendant la journée. Elle ne doit pas être confondue ici avec la ventilation d’hygiène qui vise à évacuer la pollution intérieure et la vapeur d’eau afin d’assurer une qualité de l’air suffisante dans le bâtiment.


Différentes méthodes de surventilation nocturne existent pour limiter la surchauffe des bâtiments : 

La surventilation naturelle nocturne

Fonctionnement


La surventilation naturelle nocturne consiste faire entrer l’air frais de la nuit dans le bâtiment par les ouvrants (fenêtres simples, fenêtres oscillo-battantes, volets/grilles de ventilation).

Elle repose sur les différences de températures entre l’air intérieur et extérieur : elle est intéressante lorsque l’air extérieur est plus frais que l’air ambiant du bâtiment, ce qui est le cas généralement la nuit en été.

Idéalement, celle-ci peut se faire de manière traversante ; dans ce cas-là, les ouvrants sont situés sur deux façades opposées, cela permet de créer un courant d’air qui traverse l’intérieur du bâti. Elle peut également se faire de manière unilatérale, soit lorsque les ouvrants (fenêtres, grilles d’aération…) se trouvent sur une seule et même façade. Cette dernière méthode reste moins efficace que la ventilation traversante.

Sur conception neuve, il est donc intéressant de réfléchir le placement des ouvrants.

Une technique résiliente et passive


La surventilation nocturne naturelle est la technique de rafraîchissement des bâtiments la plus résiliente en ce qu’elle permet de faire baisser la température des espaces intérieurs sans intervention d’appareils mécaniques et donc sans consommation d’énergie : c’est ce que l’on appelle un système de rafraichissement passif.


La surventilation nocturne mécanique

La surventilation nocturne mécanique s’oppose à celle naturelle car l’air n’est pas mis en mouvement par la force du vent ou par le tirage thermique mais par un moteur. Il est possible d’utiliser un système de ventilation mécanique contrôlée (VMC) ou des ventilateurs pour augmenter le débit d'air pendant la nuit, permettant une évacuation rapide de la chaleur accumulée pendant la journée.


La surventilation nocturne hybride

La surventilation nocturne hybride combine la ventilation naturelle (par ouverture des fenêtres ou conduits) avec des systèmes mécaniques pour optimiser la circulation de l'air. La composante mécanique intervient pour compléter ou améliorer l'effet de la ventilation naturelle lorsque celle-ci est insuffisante. Elle peut par exemple prendre la forme d’un brasseur d’air.


Organiser l’ouverture des ouvrants

Ces méthodes de ventilation naturelle peuvent se mettre en place dans les logements, les établissements recevant du public ou encore les bureaux. L’ouverture des ouvrants peut nécessiter une certaine organisation entre les usagers du bâtiment comme la désignation de responsables de l’aération ou encore l’élaboration d’un planning d’ouverture. Il existe donc un fort enjeu d’implication des parties prenantes.

Il est aussi possible d’automatiser l’ouverture des aérations. C’est le cas du retour d’expérience d'Icade présenté ci-dessous.

Expérimentation de la solution

Ventilation naturelle automatisée dans des bâtiments tertiaires par Icade

Sur certains bâtiments de la foncière tertiaire du groupe immobilier Icade, des pilotes techniques des immeubles ont mis en place une ventilation forcée nocturne. Ainsi, entre 2h et 5h du matin, lorsque la température extérieure est plus fraîche que la température intérieure, les verrières, panneaux, patios intérieurs, vélux, s’ouvrent automatiquement pour dégager l’air chaud emmagasiné en journée. La ventilation peut être ainsi programmée par ordinateur. Icade a développé des procédures afin de guider les pilotes techniques dans cette pratique. C’est en revanche plus complexe sur des immeubles plus anciens, de type haussmannien, où il faut gérer les ouvertures manuellement. 


Sécuriser la surventilation nocturne : l’exemple d’une école à Rosny-sous-Bois

Pour pratiquer la surventilation nocturne dans le groupe scolaire Mermoz de Rosny-sous-Bois, la ville a installé des barres horizontales en bois aux fenêtres de l’école pour empêcher toutes intrusions. Ainsi, il est possible d’ouvrir les fenêtres la nuit en toute sécurité. 


Retours utilisateurs-rices

A Rosny-sous-Bois, l’organisation de la ventilation nocturne n’est pas encore bien définie. Il a été remarqué des difficultés de coordination entre les membres de l’équipe scolaire. Certains ouvraient les fenêtres tandis que d’autres les refermaient juste après.  Ainsi, un travail d’organisation et surtout d’appropriation de la surventilation nocturne est à mener lorsque l’on souhaite mettre en place la surventilation nocturne. 

Co-bénéfices

Co-bénéfices environnementaux :

  • Réduction de l’usage de la climatisation et de l’empreinte énergétique/carbone

Co-bénéfices autres :

  •  Confort et santé : améliore la qualité de l’air
  • Limitation de nuisance sonore (système passif)
  • Préserve le bâti des dégradations liées à l’humidité
  • En ville, ventilation au moment où les taux de particules sont les plus faibles dans l’air 
Coûts
Le coût varie bien sûr en fonction de la solution choisie :

  • L’ouverture des ouvrants par les occupants ou gestionnaires du bâtiment a l’avantage d’être une technique complètement gratuite. Néanmoins, il est parfois nécessaire de rajouter des grilles de protection, brises soleils ou autres solutions anti-intrusions …
  • L’automatisation des horaires d’ouverture des ouvrants implique parfois la mise en place d’un système de Gestion Technique du Bâtiment (GTB) et d’automatisation, ou d’une horloge de réglage des horaires des ouvrants. Si les GTB ou les horloges sont déjà existants, l’action sur les réglages d’exploitation ne coûte rien.

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Complexité et contexte de mise en oeuvre

Choisir la technique appropriée

Tous les bâtiments peuvent recourir à la ventilation naturelle pour rafraîchir leur intérieur. En revanche, choisir la technique appropriée nécessite de prendre en compte la nature du bâti, son usage ou encore le climat extérieur. Il est également important de considérer les nuisances extérieures possibles comme le bruit, ou encore la pollution.

Attention aux nuisances sonores extérieures 

Pour pratiquer la ventilation naturelle sur un site avec un environnement bruyant, il est essentiel de mettre en œuvre des stratégies efficaces pour atténuer les nuisances sonores si le bâtiment est occupé la nuit :
 
  • L'utilisation de fenêtres et d'évents acoustiques est une solution clé, car ces dispositifs sont spécialement conçus pour permettre le passage de l'air tout en réduisant les bruits indésirables.
  • En complément, l'intégration de barrières sonores, telles que des murs, des haies ou des structures anti-bruit, peut significativement diminuer l'impact des sons extérieurs.
  • De plus, un positionnement stratégique des ouvertures de ventilation est crucial : en plaçant ces ouvertures du côté du bâtiment le moins exposé au bruit, comme sur les façades opposées à la source sonore ou en utilisant des cours intérieures, il est possible de maximiser l'efficacité de la ventilation naturelle tout en maintenant un environnement intérieur calme et confortable.

Limiter les risques de pollution

Bien que la ventilation naturelle puisse être pratiquée sur un site pollué, il est crucial de mettre en place des mesures appropriées pour protéger la qualité de l'air intérieur et la santé des occupants, comme :
 
  • Mettre en place une gestion des ouvertures lorsque les niveaux de pollution extérieure sont les plus bas (par exemple, la nuit ou pendant les périodes de faible trafic).
  • Installer des capteurs pour surveiller la qualité de l'air intérieur et extérieur en temps réel et ajuster la ventilation en conséquence.
  • Opter pour une approche hybride, combinant ventilation naturelle et mécanique avec des systèmes de filtration.

Impliquer les usagers

Si la ventilation naturelle unilatérale et transversale semble simple à mettre en place, il paraît important de mobiliser et impliquer les usagers du bâtiment dans la mise en œuvre de cette technique. Une formation sur les enjeux de la ventilation naturelle et l’instauration d’un calendrier d’ouverture peut être nécessaire. Il peut aussi être pertinent de développer un affichage approprié pour guider les occupants et leur rappeler les bons gestes.


Enjeux de sécurité

Par ailleurs, la ventilation naturelle impliquant l’ouverture des fenêtres peut poser des risques en matière de sécurité. Afin d’éviter toutes intrusions dans le bâtiment, il est possible d’installer des grilles de sécurité aux étages les plus bas. Mettre en place des occultations peut également favoriser la sureté du lieu (persiennes laissant passer l’air par exemple).


Nécessité d’une inertie thermique minimum

Afin d’être efficace, le bâtiment doit disposer d’un minimum d’inertie thermique au niveau de ses matériaux de construction afin de restituer la fraîcheur de la nuit en journée.

Prestataire(s)

Site(s) pilote(s)

Contact(s)

Porteur·se du projet : Icade

Ressources complémentaires

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