Un nouveau livre présente aux propriétaires les principes fondamentaux des systèmes mécaniques et de ventilation

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La planète se réchauffe, plus vite que nous ne le pensions. Alors que ce chapitre prenait forme en 2021, le nord-ouest du Pacifique aux États-Unis ne faisait pas que battre mais détruisait des records de chaleur. Portland, Oregon, a atteint 113 ° F. Les températures à Portland, dans le Maine, étaient bien dans les années 90 en juin, un événement rare. Historiquement dans le Maine, les brises de l'océan, les montagnes, la couverture arborée et, bien sûr, la latitude nord aident à garder les étés doux. Même en août, les maximums moyens à Portland atteignent rarement 90 ° F et les minimums moyens sont souvent inférieurs à 60 ° F. Mais les avis de chaleur estivale deviennent de plus en plus courants.

Cela indique évidemment la nécessité d'une action immédiate contre le réchauffement climatique, mais cela signifie également que beaucoup d'entre nous incluent ou modernisent la climatisation (AC) dans nos projets, souvent pour la première fois.

Comme pour le chauffage, la meilleure première réponse pour un PGH est de diminuer la charge (voir le chapitre 4 pour plus d'informations). Les surplombs qui bloquent le soleil d'été mais laissent entrer le soleil d'hiver à angle inférieur, les arbres à feuilles caduques ou les vignes qui ne bloquent le soleil que lorsqu'il y a des feuilles, l'utilisation réfléchie des fenêtres, des stores et des revêtements à faible émissivité et, bien sûr, l'isolation et l'étanchéité à l'air maintiendront votre charge de refroidissement à un niveau bas. Des choses simples aident : ouvrir les fenêtres la nuit pour rincer la maison avec de l'air plus frais, puis les fermer pendant la journée pour garder l'air plus chaud à l'extérieur ; choisir une couleur de toit plus claire dans les climats chauds pour refléter la chaleur ; et utiliser des ventilateurs pour rafraîchir les individus plutôt que toute la maison.

S'il fait très chaud pendant des jours (et des nuits) d'affilée, même un PGH se réchauffera tôt ou tard de manière inconfortable. Si vous chauffez avec des thermopompes à air ou géothermiques, vous disposez déjà d'une source de climatisation. Essentiellement, vous inversez simplement le fonctionnement du système, en capturant la chaleur de l'intérieur et en la libérant à l'extérieur. Comme pour le chauffage, un système de refroidissement doit être conçu pour correspondre à la charge, et les critères de conception peuvent ne pas être les mêmes.

Toutes les unités AC sont, en fait, des pompes à chaleur. Les grandes unités extérieures que vous avez l'habitude de voir font essentiellement le même travail que les unités extérieures d'un mini-split. Leur efficacité s'est considérablement améliorée au cours de la dernière décennie. Ils se marient bien avec les systèmes à air chaud pulsé, utilisant les mêmes conduits. Les systèmes qui ne sont pas des pompes à chaleur sont généralement appelés refroidisseurs par évaporation (ou marais), et ils utilisent l'effet de refroidissement de l'évaporation de l'eau au lieu de la réfrigération. Elles sont plus simples, moins chères et plus efficaces que les pompes à chaleur dans les climats secs (et sont assez faciles à fabriquer soi-même), mais beaucoup moins efficaces et peuvent aggraver l'humidité.

Si vous avez besoin de refroidir une seule pièce (comme un bureau à domicile ou une chambre), une unité de fenêtre peut être utile. Comme pour les autres systèmes, assurez-vous de bien sceller l'air et de changer ou de nettoyer les filtres. L'Energy Star de l'EPA est un bon guide de l'efficacité des unités.

Quelle que soit la façon dont vous refroidissez votre PGH, faites attention à l'humidité. Comme nous le savons grâce à l'exemple classique de la condensation estivale sur une canette de soda, l'air chaud et humide se condense sur une surface froide. Le nombre magique ici est le point de rosée. Fonction de l'humidité relative et de la température, le point de rosée est la température à laquelle la vapeur d'eau se condense en liquide sur une surface. Et nous savons que la condensation à l'intérieur de votre maison peut causer toutes sortes de problèmes, notamment la moisissure et la pourriture.

Pour rester au-dessus du point de rosée, vous pouvez soit garder la maison suffisamment chaude (au-dessus de la température du point de rosée), soit baisser l'humidité (baissant ainsi le point de rosée). Dans un climat chaud et humide, le point de rosée en été peut être supérieur à 70 °F, et à 90 °F et 72 % d'humidité relative (ce qui peut arriver dans les régions humides des États-Unis en été), la température du point de rosée est de 80 °F.

De plus, à l'extrémité la plus chaude de la plage que les humains aiment, l'air humide est beaucoup moins confortable que l'air sec à la même température. Nous refroidissons notre corps en transpirant : il est beaucoup plus facile pour notre corps de se débarrasser de cette sueur par évaporation dans un air plus sec. "Ce n'est pas la chaleur, c'est l'humidité" est, en fait, tout à fait exact.

Pour l'essentiel, une Pretty Good House cherche à simplifier la construction à haute performance en fournissant des règles empiriques et des lignes directrices. En ce qui concerne les systèmes de chauffage et de refroidissement, cependant, les règles empiriques ne fonctionnent pas très bien. Une certaine forme de modélisation énergétique est nécessaire. Les codes du bâtiment exigent généralement des calculs ASHRAE Manual J pour déterminer la perte de chaleur pièce par pièce. Les résultats peuvent être précis, mais les calculs sont souvent truqués pour faciliter les choses pour le fournisseur ou l'entrepreneur. Un équipement surdimensionné n'est souvent pas souhaitable, car les pompes à chaleur fonctionnent plus efficacement près de leur capacité maximale et leur efficacité chute considérablement si elles sont surdimensionnées. Les climatiseurs surdimensionnés ne peuvent pas déshumidifier l'air efficacement.

Quel que soit le système que vous choisissez pour chauffer, refroidir ou ventiler, il est essentiel de concevoir soigneusement le système. Si vous disposez d'une capacité calorifique suffisante pour atteindre la température la plus froide que vous ayez jamais atteinte, qui peut n'être que de 15 heures par an, votre système sera surdimensionné les 364 autres jours et 9 heures. Au lieu de cela, nous utilisons ce qu'on appelle une température de conception. Il s'agit généralement d'une température liée à un pourcentage de l'année au cours de laquelle elle se produira.

Par exemple, le manuel ASHRAE répertorie les températures de conception de Portland, Maine pour le chauffage comme -1,7 °F (-18,7 °C) / 99,6 % et 3,2 °F (-16 °C) / 99 °. Cela signifie qu'en moyenne, la température est supérieure à -1,7 °F 99,6 % de l'année et supérieure à 3,2 °F 99 % de l'année. Certains graphiques incluront également le nombre de 98 %. Pour le refroidissement, nos chiffres sont de 86,7 °F (30,4 °C) / 0,4 % et 83,3 °F (28,5 °C) / 1 %, ce qui signifie, encore une fois, que les températures sont supérieures à ces températures pour ces pourcentages de l'année.

À l'opposé de la conception, il faut s'assurer que vos systèmes fonctionnent comme prévu. Les pompes à chaleur fonctionnent-elles au rythme prévu ? La ventilation déplace-t-elle la quantité d'air attendue ? Il s'agit d'une étape souvent négligée mais essentielle, en particulier dans une maison très performante, où l'efficacité peut facilement être perdue en raison d'un équipement qui fonctionne mal. Nous couvrons ce qui est impliqué en détail dans le chapitre 10 sur la vérification et l'éducation des clients.

La vérification que l'équipement fonctionne comme prévu s'appelle la « mise en service », qui peut être effectuée par les entrepreneurs qui ont installé l'équipement, le fabricant ou un auditeur tiers. Mais il est essentiel que cela soit fait et que les résultats soient enregistrés. C'est aussi un bon moment pour s'assurer que le propriétaire comprend des choses comme les calendriers d'entretien, le remplacement ou le nettoyage du filtre, et qui appeler pour l'entretien ou les réparations. Assurez-vous d'avoir un plan de mise en service avant de contracter pour le travail à faire. Si l'installateur ne prévoit pas de le faire, dites-lui que vous le prévoyez et qu'il devra apporter des corrections si l'équipement ne fonctionne pas conformément aux spécifications.

La déshumidification est un complément essentiel au refroidissement dans les climats humides. La plupart des climatiseurs, y compris les pompes à chaleur, peuvent gérer la déshumidification. Ils soufflent simplement l'air chaud et humide sur les serpentins froids (c'est ce qui produit les gouttes qui tombent invariablement sur votre tête lorsque vous marchez sous une unité). Les systèmes de climatisation centrale peuvent avoir des unités de déshumidification supplémentaires (et, d'ailleurs, des unités d'humidification, pour les climats arides ou pour la saison de chauffage dans les climats froids).

Comme pour les cycles courts dans un système de chauffage, un problème potentiel avec un PGH est que votre système de refroidissement ne fonctionnera pas assez longtemps pour déshumidifier l'air. Cela peut faire passer l'unité en mode "sec", ce qui fait chuter fortement la température des serpentins pour condenser plus de vapeur d'eau de l'air conditionné, en utilisant une énergie importante dans le processus. Vous pouvez également utiliser un déshumidificateur autonome, mais ceux-ci doivent être vidés ou raccordés à un drain, et font généralement un bon travail de déshumidification de la zone immédiate mais pas de toute la maison. De nombreuses maisons plus anciennes du Maine ont des sous-sols humides et il n'est pas rare qu'un déshumidificateur y fonctionne une grande partie de l'année. Les déshumidificateurs peuvent être d'importants consommateurs d'énergie, alors faites des recherches approfondies si vous choisissez cette voie. Si vous devez fréquemment déshumidifier la maison, un système séparé avec ses propres conduits sera beaucoup plus efficace et efficient.

L'humidité, bien sûr, peut être un problème toute l'année. Outre les fuites d'eau provenant de l'extérieur, l'humidité intérieure est la source d'humidité la plus destructrice et doit être gérée. Une grande partie vient du simple fait d'occuper la maison - cuisiner, se laver, nettoyer, arroser les plantes, les animaux domestiques et simplement respirer. Des hygromètres numériques peu coûteux (appareils qui mesurent l'humidité relative) peuvent vous aider à surveiller les niveaux d'humidité. En règle générale, les maisons sont mieux conservées entre 30% et 50% d'humidité relative. En hiver, descendre en dessous de 30 % peut entraîner tous les problèmes d'air sec (peau craquelée, nez qui saigne, etc.). En été, une montée au-dessus de 60 % peut entraîner des problèmes de condensation et de confort. Une maison trop sèche n'est pas dangereuse pour la structure de la même manière qu'une maison trop humide.

La ventilation est le dernier élément de l'équation HVAC. Nous voulons éliminer l'excès d'humidité de notre maison dès que possible, en toute saison, avant qu'il ne cause des problèmes. Dans une cuisine ou une salle de bain, il est relativement simple et courant d'installer une hotte de cuisine et un ventilateur de bain. Ces unités doivent être ventilées vers l'extérieur - les hottes de cuisine à recirculation et sans ventilation ou les ventilateurs de salle de bain ventilés dans le grenier sont au mieux inefficaces, au pire destructeurs pour votre maison ou votre santé. Les ventilateurs doivent avoir des registres efficaces pour empêcher l'air extérieur de souffler lorsque les ventilateurs ne fonctionnent pas.

La recherche sur la qualité de l'air intérieur (QAI) a été d'une grande aide pour les constructeurs et les concepteurs au cours des deux dernières décennies. La norme la plus couramment utilisée pour la ventilation est appelée ASHRAE 62.2. ASHRAE est l'American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, et la norme 62.2 est intitulée Ventilation and Acceptable Indoor Air Quality in Residential Buildings. C'est la base de la plupart des exigences de ventilation du code du bâtiment.

L'avant-propos stipule que "La norme décrit les exigences minimales pour atteindre une QAI acceptable via la ventilation des logements... La ventilation des logements est destinée à diluer les inévitables émissions de contaminants provenant des personnes, des matériaux et des processus de fond."

La cuisine est un contributeur majeur à une mauvaise QAI. Si vous avez une cuisinière à gaz, les gaz d'échappement (y compris le monoxyde de carbone et le formaldéhyde) sont un problème avant même de commencer à cuisiner. Nous recommandons souvent les cuisinières à induction, car elles sont toutes électriques, très sûres et économes en énergie.

Même sans combustion, la cuisson produit des particules fines (des objets suffisamment petits pour passer à travers vos poumons dans votre circulation sanguine), des hydrocarbures en suspension dans l'air (dont certains sont cancérigènes) et d'autres polluants. Il existe trois stratégies efficaces que nous avons trouvées : les hottes de cuisine à conduit, les salades et les plats à emporter.

En supposant que vous finirez par vous lasser des deux derniers, concentrons-nous sur les hottes de cuisine. Il y a deux parties pour évaluer la qualité de leur évacuation : le mouvement de l'air et la zone de capture. Le premier est mesuré en pieds cubes par minute (cfm). Il existe différentes règles empiriques pour dimensionner ces ventilateurs. Dans un PGH, nous recommandons un ventilateur d'une capacité de 300 cfm, suffisamment puissant pour ventiler mais pas trop puissant.

Dans une maison raisonnablement hermétique, il y a une autre complication. À moins qu'il n'y ait un trou quelque part laissant entrer autant d'air que vous essayez d'évacuer, votre hotte de cuisine ou votre ventilateur de salle de bain ne fera pas grand-chose. Dans une maison à courants d'air, il y a beaucoup d'endroits où cet air d'appoint peut entrer, mais dans un PGH, vous devez le planifier.

Il existe différentes façons de fournir de l'air d'appoint, mais nous utilisons de plus en plus une méthode relativement simple qui fait un bon travail d'auto-étanchéité lorsqu'elle n'est pas utilisée. Il s'agit d'un conduit de l'extérieur avec un volet électrique. Il est câblé de sorte qu'il s'ouvre lorsque la hotte s'allume et se ferme lorsqu'elle est éteinte. Où apporter cet air est, naturellement, l'objet d'un débat. Certains plaident pour amener l'air près de la hotte de cuisine, afin de ne pas refroidir toute la pièce. D'autres plaident pour le placer sous le réfrigérateur, pour refroidir les bobines et l'aider à mieux fonctionner. L'ASHRAE recommande actuellement d'amener 60 % des aliments par la cuisine, le reste provenant d'ailleurs dans la maison. C'est un autre domaine de recherche; j'espère que nous aurons bientôt des informations plus définitives.

De plus en plus de fabricants de hottes vendent maintenant des kits d'air d'appoint, ce qui simplifie grandement la planification et l'installation. (Notez que le code du bâtiment n'exige pas d'air d'appoint à moins que le ventilateur ne déplace plus de 400 cfm, ce qui exclut la plupart des ventilateurs de bain).

Une autre considération est l'efficacité avec laquelle une hotte capture les polluants atmosphériques. Si les polluants de la cuisson ne se retrouvent pas dans la hotte, le ventilateur évacue simplement l'air frais conditionné. La zone de capture effective est fonction de la vitesse du ventilateur, de la forme de la hotte, de la distance par rapport à la surface de la cuisinière et de la taille du poêle.

La meilleure hotte serait un pied plus large que la cuisinière dans toutes les directions et environ 10 pouces au-dessus des brûleurs. Cela rendrait la cuisine un peu difficile, alors nous faisons des compromis. Plus la hotte est petite et éloignée du poêle, moins elle est efficace.

Cela est particulièrement vrai pour les hottes îlots, qui doivent aspirer l'air des quatre côtés et n'ont pas de dosseret ou d'armoires supérieures flanquantes pour aider à diriger l'air dans la hotte.

Les ventilateurs de bain sont plus simples mais nécessitent encore une certaine réflexion. Dans un climat froid en particulier, l'air d'échappement chaud et humide de votre douche peut facilement se condenser dans les conduits d'évacuation, et vous voulez vous assurer que le condensat froid ne s'écoule pas sur vos cheveux fraîchement lavés ou ne s'accumule pas dans les conduits et développe de la moisissure ou de la moisissure. Avec une unité qui évacue à travers un mur, assurez-vous que les conduits sont légèrement inclinés vers l'extérieur, afin que le condensat puisse s'échapper. Assemblez également les conduits de manière à ce que les raccords évacuent l'eau de la maison.

C'est plus délicat si votre seule option est verticale, soit par le toit, soit avec une élévation significative avant de tourner à l'horizontale. Votre meilleur pari est de vous assurer que les conduits restent chauds (et donc au-dessus du point de rosée) par une isolation et une étanchéité à l'air soigneuses. Un moteur plus puissant ou un ventilateur en ligne supplémentaire plus près de l'extérieur peut aider à garantir que l'échappement continue de bouger et a moins de chance de se condenser.

Maintenant que nous nous sommes occupés des principales sources de polluants atmosphériques et d'humidité, qu'en est-il du reste de la maison ? Nous avons tous entendu dire qu'une maison a besoin de respirer, n'est-ce pas ? Eh bien, faux. Une maison n'est pas un organisme vivant et n'a donc pas besoin de respirer. Ce qu'il doit faire, c'est rester au sec. Les occupants, en revanche, ont besoin de respirer. Un système de ventilation pour toute la maison contribue aux deux.

Dans la plupart des maisons anciennes, le système de ventilation est l'air qui entre et sort de la maison par des courants d'air. Vous ne savez pas vraiment d'où vient l'air d'admission ou l'air d'échappement, donc vous pouvez avoir une bonne ou une mauvaise QAI selon la direction et la force du vent. Est-ce qu'il aspire l'air du pré voisin ou du vide sanitaire moisi ? Est-ce qu'il pousse vers l'extérieur ou dans une cavité de mur ou de plafond ?

Une fois que vous commencez à faire un meilleur travail d'étanchéité à l'air, que ce soit dans un PGH ou un Pretty Good Reno, vous devez être plus délibéré. Dans les chambres à coucher, le CO2 provenant de la respiration peut facilement atteindre des niveaux malsains pendant la nuit. Pendant les nombreuses heures de la journée où ni le ventilateur de la baignoire ni la hotte ne fonctionnent, il y a encore des polluants intérieurs qui doivent être dilués et de l'humidité qui doit être évacuée. La façon d'y remédier est d'utiliser un système de ventilation bien conçu. Les éléments essentiels sont que le système est :

Il y a un hic : il y a une pénalité énergétique. Par beau temps, l'ouverture des fenêtres peut assurer une ventilation suffisante. Mais une fois que le temps est chaud, froid ou suffisamment humide pour que vous fermiez les fenêtres, toute ventilation implique par définition un échange d'air conditionné (refroidi, chauffé ou déshumidifié) avec de l'air non conditionné. Une fois l'air conditionné évacué, l'air entrant doit être chauffé, refroidi ou déshumidifié. L'objectif doit donc être une ventilation suffisante mais pas une surventilation. ASHRAE 62.2 ou tout ce que votre code du bâtiment exige est un bon point de départ. Un simple moniteur de qualité de l'air ou de CO2 peut aider à ajuster le système une fois qu'il est en place.

Les systèmes les plus courants pour assurer une ventilation équilibrée sont les ventilateurs récupérateurs de chaleur et d'énergie. Les ventilateurs récupérateurs de chaleur (VRC) ont des noyaux échangeurs de chaleur qui capturent jusqu'à 90 % de la chaleur dans le flux d'air, efficace en hiver comme en été. Avec un ventilateur récupérateur d'énergie (ERV), l'humidité est également transférée, ce qui rend l'air extérieur sec plus humide en hiver et l'air extérieur humide moins humide en été. Deux systèmes sont disponibles qui peuvent basculer entre les deux fonctions.

La plupart des systèmes sont conduits d'une unité centrale aux espaces principaux de la maison, évacuant les zones qui créent de l'humidité et des odeurs et alimentant les zones de vie et de couchage. D'autres sont des ventilateurs à source ponctuelle, ce qui signifie qu'ils ventilent des pièces individuelles. Le meilleur système dépend de nombreux facteurs, notamment le climat, l'occupation et si les salles de bains sont sur le même système que le reste de la maison.

Certaines maisons utilisent une ventilation par extraction uniquement, laissant essentiellement un ventilateur de salle de bain fonctionner à basse vitesse en continu. Cela permet généralement d'économiser de l'argent au départ, mais l'énergie économisée grâce à la ventilation équilibrée finit par se rentabiliser, et comme l'air entrant est filtré au lieu d'entrer par des interstices aléatoires dans la structure, la qualité de l'air intérieur devrait également être meilleure.

Beaucoup d'encre (virtuelle) a coulé sur l'opportunité et le lieu d'utiliser un VRC ou un VRE, mais en fin de compte, la qualité de l'unité elle-même, ainsi que l'installation et l'entretien de l'unité et des conduits, l'emporte sur tout avantage d'un système par rapport à l'autre.