Choisir entre VRC et VRE

Synopsis: Lorsqu'il s'agit de choisir entre les ventilateurs récupérateurs de chaleur (VRC) et les ventilateurs récupérateurs d'énergie (VRE), il y a une multitude de facteurs à considérer, dont le climat dans lequel vous vous installez, la taille et l'étanchéité de la maison, ainsi que le nombre d'occupants et leurs habitudes de vie. Cet article complet donne un aperçu des différences entre les VRC et les VRE et ce qui est le plus applicable pour répondre aux exigences de votre maison.

Jack Hébert, fondateur du Cold Climate Housing Research Center, est crédité d'une phrase qui devient de plus en plus familière aux constructeurs performants : « Build tight, ventilate right ». En bref, à mesure que les maisons deviennent plus étanches et mieux isolées, le besoin deventilation mécanique devient plus important. Dans sa forme la plus simple, cela signifie utiliser des ventilateurs de cuisine et de salle de bain pour éliminer l'air humide ou chargé de particules. Dans cette approche d'échappement uniquement, l'air extérieur pénètre dans le bâtiment par les interstices de l'enceinte du bâtiment. La ventilation d'alimentation uniquement fonctionne dans l'autre sens : les ventilateurs apportent de l'air frais dans la maison, mais il n'y a pas de chemin dédié pour que l'air intérieur vicié puisse sortir. Ces deux approches sont économiques si vous êtes préoccupé par le coût initial, mais elles n'ont pas les performances et l'efficacité à long terme d'un système de ventilation équilibré qui comprend unVRCouVRE.

Un système de ventilation équilibré combine intelligemment la ventilation d'extraction et d'alimentation d'air pour maintenir la pression de l'air sans augmenter considérablement la consommation d'énergie globale. Cette consommation d'énergie comprend à la fois l'électricité pour faire fonctionner le VRC ou le VRE, ainsi que l'énergie nécessaire pour conditionner l'air d'alimentation. Un ventilateur récupérateur de chaleur, ou VRC, et un ventilateur récupérateur d'énergie, ou VRE, sont similaires en ce sens qu'ils ont un noyau à travers lequel l'air entrant et sortant circule pour transférer l'énergie thermique et, dans le cas des VRE, l'humidité.

Le choix du système qui convient à votre projet dépend de plusieurs facteurs, notamment le climat dans lequel vous construisez, la taille et l'étanchéité de la maison, ainsi que le nombre d'occupants et leurs habitudes de vie. Couplée à un système de distribution efficace, la ventilation équilibrée améliorera le confort et la qualité de l'air intérieur de votre maison et minimisera les dépenses énergétiques pour la chauffer et la refroidir.

Malheureusement, il n'existe pas de solution unique pour la ventilation mécanique. Nous avons donc contacté les principaux experts en ventilation et en qualité de l'air intérieur pour vous aider à comprendre les systèmes de ventilation basés sur les VRC et les VRE, ainsi que pour vous aider à affiner les options pour un système VRC ou VRE qui répondra aux exigences uniques de votre maison.

Déterminer la quantité d'air frais qu'un système de ventilation doit être capable de fournir dépend de nombreux facteurs et peut donner mal à la tête même aux experts. Le Code résidentiel international (IRC) exige que les bâtiments avec des taux de fuite d'air inférieurs à 5 ACH50 aient une ventilation mécanique dans toute la maison, mais les normes sur la quantité exacte de ventilation nécessaire évoluent.

La référence pour la ventilation mécanique est la norme ASHRAE 62.2. Dans les versions antérieures à 2013, il fallait un apport d'air de 0,01 cfm (pied cube par minute) d'air de ventilation par pied carré plus 7,5 cfm par occupant ; du côté de l'extraction, il fallait 25 cfm de ventilation continue dans les cuisines (100 cfm fournis par intermittence) et 20 cfm dans la salle de bain pour les ventilateurs fonctionnant en continu (50 cfm pour un fonctionnement intermittent). Dans les versions de 62.2 publiées après 2013, les besoins en air d'alimentation ont triplé pour atteindre 0,03 cfm d'air de ventilation par pied carré (plus 7,5 cfm par occupant), tandis que les minimums d'air extrait suivaient un nouveau calendrier dans la cuisine, selon qu'une hotte de cuisine était utilisée. Les exigences de la maison passive sont encore plus exigeantes.

Les scientifiques du bâtiment sont divisés sur la question de savoir si les changements étaient une bonne idée. Certains experts affirment que même les anciennes exigences étaient trop élevées car elles avaient tendance à entraîner une humidité intérieure élevée dans les climats humides, ce qui est une grande préoccupation.

"Cela dépend beaucoup de ce qui se passe dans ce bâtiment et de ce que font les occupants", a déclaré Cramer Silkworth deIngénierie Baukraft . "Il est difficile de définir une formule spécifique pour maintenir une bonne qualité de l'air. Plus d'air frais, c'est mieux, surtout maintenant avec tous les problèmes de Covid, mais il y a la dépense énergétique et surtout le contrôle de l'humidité que vous devez ajouter à ces systèmes. Donc, jusqu'à ce que nous ayonsdéshumidificationet le chauffage, le refroidissement et la filtration sur tous ces systèmes, c'est une sorte de bataille entre ces deux facteurs - vous avez besoin d'assez, mais pas trop, et il est vraiment difficile de dire quels sont ces niveaux."

Les taux de ventilation requis par le code dans la juridiction où vous construisez ne sont que les exigences minimales en matière de ventilation, mais un VRC ou un VRE doit être considéré comme faisant partie d'un système CVC complet, y compris la déshumidification.

Au moment de choisir entre un VRE ou un VRC pour la ventilation de toute la maison, un VRE est la meilleure option dans la plupart des cas et des climats en Amérique du Nord. Cependant, plusieurs facteurs jouent un rôle dans la décision, y compris le reste des systèmes mécaniques de la maison. La principale considération devrait être les besoins de contrôle de l'humidité de la maison, en particulier lorsque vous souhaitez gérer un certain degré d'humidité relative. En hiver comme en été, les VRE font généralement un meilleur travail pour maintenir les niveaux d'humidité intérieure confortables en raison de la récupération de chaleur latente qui a lieu.

Cela étant dit, plus il y a de personnes dans votre maison, plus elles génèrent d'humidité. Un VRE gère mieux l'humidité lorsque l'objectif n'est pas simplement d'éliminer l'excès d'humidité. Souvent, un déshumidificateur central ou autonome est nécessaire pendant les mois d'été humides. De même, dans une maison hermétique, l'humidité et l'humidité sont souvent une préoccupation plus pressante que la perte de chaleur, et un VRE est le bon choix lorsque vous souhaitez traiter les deux.

Les VRC et les VRE exploitent tous deux la deuxième loi de la thermodynamique, en ce sens que le transfert de chaleur se produit spontanément des corps à température plus élevée vers des corps à température plus basse, mais jamais spontanément dans le sens inverse. Un HRV ou ERV est un boîtier métallique qui contient des ventilateurs (à vitesse unique, à plusieurs vitesses ou à vitesse variable) et quatre ports. À l'intérieur se trouve un noyau d'échangeur de chaleur qui ressemble à des piles de matériaux ondulés qui permettent le transfert de chaleur et permettent à l'air entrant et sortant de se croiser sans se mélanger (afin que tout air vicié ou rempli de particules ne soit pas renvoyé dans la maison). Une conception moins courante remplace le noyau de l'échangeur de chaleur par une pompe à chaleur, mais la fonction (transfert d'énergie thermique entre des flux d'air séparés) est la même.

Pendant la saison de chauffage, un VRC transfère une partie de la chaleur du flux d'air évacué à l'air entrant. Cela a lieu dans l'échangeur de chaleur du VRC. Ainsi, votre fournaise ou thermopompe n'a pas à travailler aussi fort pour réchauffer l'air à la température intérieure. Il ne s'agit pas d'un transfert d'énergie univoque, mais c'est plus efficace (même si vous utilisez de l'électricité pour alimenter le VRC) que de simplement apporter de l'air froid. Le transfert de chaleur est inversé pendant la saison de refroidissement. Ce transfert d'énergie est ce que les ingénieurs appellent la "récupération de chaleur sensible".

Les VRE deviennent plus compliqués. Dans un VRE, il y a un échange de chaleur sensible mais aussi un échange d'humidité. Les ingénieurs appellent cet échange d'humidité « récupération de chaleur latente ». Au lieu d'un échangeur de chaleur en aluminium ou en polypropylène imperméable à la vapeur, un VRE a généralement un noyau en polymère perméable à la vapeur. Le noyau en polymère permet le passage d'une certaine humidité entre l'air d'échappement et l'air d'appoint, bien qu'il soit toujours imprégnable à l'air afin que les flux d'air ne se mélangent pas.

Pour répondre aux exigences de ventilation ASHRAE mentionnées précédemment, un appartement de trois chambres de 2000 pieds carrés. maison aurait généralement besoin d'un système évalué à 90 à 100 cfm, selon Brian Ault, ingénieur principal en conception chez Positive Energy, une société de conseil en systèmes mécaniques. La récupération de chaleur sensible dans un VRC est en moyenne d'environ 70 % (mais peut atteindre 95 %). Dans un VRE, une certaine quantité de récupération de chaleur sensible a lieu (mais un peu moins de récupération qu'un VRC, bien que le nombre exact varie selon le fabricant et le modèle) et en plus la récupération de «chaleur latente» - qui est une mesure du transfert d'humidité - se situe généralement entre 40% et 60%, donc environ la moitié de la différence d'humidité dans les deux flux d'air sera transférée à travers le noyau.

Les systèmes HRV et ERV doivent être testés et ajustés après leur installation pour s'assurer qu'ils fonctionnent comme prévu, et les filtres doivent être changés régulièrement. Les noyaux ERV finissent par se boucher avec de l'huile, des cellules cutanées, des cheveux et de la poussière et doivent être remplacés tous les quatre à 12 ans. Un noyau HRV moins compliqué devrait durer quelques décennies sans aucun entretien majeur. Lorsqu'il devient poussiéreux, un propriétaire peut simplement le nettoyer avec de l'air comprimé. Enrico Bonilauri d'EMU Systems, une société de conseil en maisons passives, mentionne également que les seules pièces mobiles d'un VRC ou d'un VRE sont les ventilateurs, il n'y a donc pas grand-chose à s'user. Les noyaux peuvent durer des décennies à condition que les filtres soient changés dans les délais.

Un VRC peut être une bonne option pour les maisons dans des climats mixtes ou avec des hivers froids, mais il y a toujours d'autres facteurs à considérer. En plus de l'endroit où vous vivez, il s'agit également de la façon dont vous vivez. Un VRC sera plus efficace pour éliminer efficacement l'excès d'humidité intérieure dans les climats hivernaux froids, car lorsqu'un VRC extrait l'air vicié de la maison, l'humidité contenue dans cet air est également éliminée.

L'excès d'humidité intérieure, en particulier pendant les mois d'hiver, peut être le résultat du nombre de personnes et des types d'activités qui se déroulent dans la maison. Les familles nombreuses et actives peuvent produire beaucoup d'humidité en raison de l'exercice, de la cuisine et de la douche. Ou l'excès d'humidité peut être lié au fait que les maisons modernes ont tendance à être plus étanches à l'air et donc à retenir l'humidité. Les maisons plus anciennes ont généralement plus de fuites et ont tendance à sécher plus rapidement, ce qui signifie qu'un VRE est probablement une meilleure option pour gérer les niveaux d'humidité intérieure.

La décision de choisir un VRC ou un VRE dépend en grande partie de l'endroit où vous habitez. Historiquement, les VRC étaient plus courants dans les maisons situées dans des climats plus froids, car la principale préoccupation était la quantité d'énergie thermique pouvant être économisée, et l'humidité était considérée comme un problème secondaire. Les unités les plus efficaces du marché captent plus de 90 % de la chaleur du flux d'air sortant et la transfèrent à l'air entrant. Dans les environnements très froids, c'est un gros plus. Les VRE étaient généralement spécifiés dans les endroits où les étés étaient chauds et humides, car un VRE apporte moins d'humidité de l'extérieur qu'un VRC.

"Il s'agit d'une quantité appréciable d'énergie latente lorsque vous avez une différence légitime entre vos niveaux d'humidité intérieure et vos niveaux d'humidité extérieure", a déclaré Ault. "Au nord, il fait sec comme un os à l'extérieur pendant quatre ou cinq mois de l'année en hiver. En été, c'est parfois à peu près la même chose qu'à l'intérieur de la maison. Plus au sud, c'est inversé."

Dans les régions humides du pays, le sud-est des États-Unis, l'utilisation d'un VRE pendant l'été ne réduit pas l'humidité intérieure. Un VRE augmentera en fait l'humidité relative intérieure parce que l'air extérieur ne perd pas toute son humidité en se rendant à l'intérieur. Mais le problème serait pire si un VRC était installé car il n'y a aucun transfert d'humidité dans un VRC. Même si les niveaux d'humidité augmentent lors du fonctionnement du VRE, l'air intérieur vicié est évacué et de l'air extérieur frais est introduit. Dans un système CVC bien conçu, un déshumidificateur ou un climatiseur peut faire face à un excès d'humidité.

De toute évidence, il n'y a rien de simple dans ce débat. Une petite maison avec très peu de fuites d'air et beaucoup d'habitants peut avoir une humidité intérieure élevée qui peut être un problème en hiver. Un VRC peut le rendre plus confortable. Mais une grande maison qui fuit dans un climat froid peut déjà être très sèche pendant l'hiver, donc un VRE aidera à l'empêcher de devenir trop sec en retenant le peu d'humidité dans l'air.

De plus, les VRE étaient plus chers que les VRC dans le passé, mais l'écart de prix entre les deux se rétrécit, et les concepteurs reconnaissent l'importance de capturer l'humidité en hiver, donnant aux VRE un coup de pouce même dans les zones où les VRC régnaient autrefois. L'installation d'un VRC est également compliquée par le fait qu'il doit être orienté d'une manière spécifique pour que les drains de condensat fonctionnent correctement. Alternativement, un VRE peut être installé dans n'importe quelle orientation. Et, dans un climat froid, les VRC sont plus susceptibles de geler, nécessitant un cycle de dégivrage.

Lorsque la consommation d'énergie est une préoccupation majeure dans le choix entre un VRC et un VRE, les autres systèmes CVC mécaniques d'une maison doivent être évalués. "Un VRC est utilisé pour économiser de l'énergie", explique Nick Agopian, vice-président des ventes et du marketing chez RenewAire. "Mais un VRE est également utilisé pour réduire les coûts d'investissement de l'équipement [de climatisation ou de déshumidification]. Si l'humidité reste la même et que vous devez toujours déshumidifier, vous ne pouvez pas réduire la taille [de votre équipement de chauffage et de refroidissement]. Tout ce que vous faites, c'est économiser une partie de cette énergie, mais votre équipement d'investissement doit toujours être de la même taille et il doit travailler dur pour déshumidifier cet air."

Le transfert de chaleur dans un VRE n'est généralement pas aussi bon qu'avec un VRC, dit-il. Et comme la performance énergétique latente d'un VRE est augmentée en rendant le noyau en polymère plus épais, la performance thermique diminue. De plus en plus, cependant, la marée semble se tourner vers les VRE dans la plupart des cas.

"Le choix entre un VRE et un VRC devrait se poser la plupart du temps sur le VRE", déclare Allison Bailes III, consultante en énergie basée en Géorgie. « Dans un climat chaud et humide, un VRE apporte moins d'humidité extérieure qu'un VRC. (Un VRE n'est pas un déshumidificateur. Il ajoute quand même à la charge latente dans la maison.) Dans un climat chaud et sec, un VRC rendra votre air déjà sec encore plus sec. Dans un climat froid, faire entrer de l'air extérieur sans échange d'humidité peut entraîner une humidité extrêmement faible en hiver. Ce n'est que dans les climats doux comme la côte ouest de l'Amérique du Nord que les VRC ont du sens… parfois.

Bailes a partagé que l'occupation est un autre facteur à considérer. "Plus la densité de personnes dans un espace est élevée, plus vous devrez peut-être réduire l'humidité intérieure et assécher l'air avec un VRC", a-t-il déclaré. "Un petit appartement ou condo hermétique avec deux ou trois personnes, par exemple, peut être trop humide à l'intérieur avec un VRE.

« Une autre raison pour laquelle les gens choisissent les VRC, c'est qu'ils sont plus efficaces pour transférer la chaleur que les VRE. À quoi cela sert-il d'avoir une ventilation à haut rendement, cependant, si vous finissez par développer des moisissures ? La principale façon de choisir entre un VRE et un VRC est de comprendre les besoins de contrôle de l'humidité de l'espace à ventiler.

Il existe deux options principales pour canaliser un VRE ou un VRC. Vous pouvez utiliser les conduits existants pour les intégrer au système à air pulsé. Mais si vous n'avez pas de conduits existants ou si votre objectif principal est l'efficacité, vous pouvez installer des conduits dédiés spécifiquement pour l'unité HRV ou ERV.

Alors que les deux systèmes fonctionnent pour évacuer l'air vicié et fournir de l'air frais, un système de conduits dédié est considéré comme la meilleure option pour une ventilation globale équilibrée avec une consommation d'énergie minimale. Le raccordement à un système existant nécessite un câblage de verrouillage entre le VRC ou le VRE et la fournaise pour maintenir le ventilateur de la fournaise en marche afin de distribuer l'air dans toute la maison. Le résultat sacrifie l'efficacité de la ventilation de toute la maison. Une alternative au câblage de verrouillage est un registre motorisé qui se ferme lorsque le ventilateur de la fournaise s'arrête, contournant la fournaise et dirigeant l'air frais du VRC ou du VRE dans la maison par l'évent de retour d'air. Il s'agit d'une approche plus éconergétique, mais l'air frais n'est pas distribué dans toute la maison pendant que la fournaise est contournée, ce qui rend l'option de conduit autonome idéale.

Système dédié

Système à air pulsé

Les systèmes de distribution d'air pour les VRC et les VRE peuvent varier. À une extrémité de l'échelle se trouvent des systèmes qui comprennent des conduits d'alimentation et d'évacuation dédiés aux pièces clés de la maison, séparés de tout autre conduit CVC. Cela garantit une source constante et bien répartie d'air extérieur propre, mais à un coût de matériel et d'installation relativement élevé. D'autres systèmes sont moins complexes et peuvent même utiliser des conduits CVC existants pour distribuer l'air extérieur. Les VRC ou VRE sans conduit sont une autre option, particulièrement utile si vous n'avez pas de conduits existants. Ils sont vendus par paires qui communiquent et basculent entre l'apport d'air extérieur ou l'évacuation de l'air intérieur, et l'installation est généralement un seul trou pour chaque unité à travers un mur extérieur. Ils ne nécessitent pas de conduits intérieurs, bien que vous deviez faire passer le câblage électrique pour alimenter les unités. Vous aurez également besoin de plusieurs unités pour une maison entière, car elles sont généralement dimensionnées pour assurer la ventilation de zones plus petites.

Coûts d'installation d'un système de conduits dans une maison typique de 2000 pieds carrés. maison vont d'environ 3 000 $ pour un système de base utilisant des conduits existants à près de 10 000 $ pour un système haut de gamme avec des conduits dédiés plus complexes. Les VRC varient de 600 $ à 1 800 $ pour l'unité, tandis que les unités VRE varient de 800 $ à 2 000 $ ou plus.

La façon la plus simple de distribuer l'air dans une maison est d'utiliser un système à point unique, avec un conduit d'alimentation et un conduit d'évacuation. Par exemple, vous pouvez évacuer l'air intérieur vicié d'un couloir et fournir de l'air frais à la chambre principale. Lorsqu'il n'y a pas de centrale de traitement d'air disponible, ce type de système est peu coûteux, mais il ne garantit pas que l'air ventilé sera distribué uniformément dans la maison. Une ventilation localisée serait toujours nécessaire dans les salles de bains et les cuisines.

Dans un système multipoint, l'air frais est distribué dans les chambres et les principaux espaces de vie tandis que l'air vicié est extrait des couloirs, de la cuisine (pour éviter d'encrasser le filtre et l'échangeur de chaleur avec de la graisse, il n'est pas recommandé d'évacuer la zone de cuisson avec un VRC ou un VRE) et des salles de bain. Ces systèmes entièrement canalisés représentent les meilleures pratiques selon Building Science Corp. Ils sont les plus efficaces mais aussi les plus chers. Ces systèmes sont également efficaces lorsqu'il n'y a pas de centrale de traitement d'air disponible.

Un appareil de traitement de l'air peut faire partie du système de distribution. L'air frais est acheminé à travers le VRC ou le VRE et dans le côté alimentation de l'appareil de traitement de l'air. Les retours à l'appareil de traitement de l'air passent par un filtre, et d'autres conduits extraient l'air vicié de l'intérieur et le dirigent vers le VRC ou le VRE. Ces systèmes permettent une distribution dans toute la maison et ont un coût modéré. Une variante consiste à aspirer l'air d'échappement pour le VRC ou le VRE directement à partir du coffre de retour de l'appareil de traitement de l'air tout en fournissant tout l'air frais par les conduits de l'appareil de traitement de l'air.

En fin de compte, c'est une question de budget pour les systèmes qui prennent en charge la qualité globale de l'air intérieur. Lors de la spécification d'une nouvelle maison ou d'une rénovation, de nombreux propriétaires ont un budget pour les appareils de luxe et la cuisine, mais une ventilation adéquate passe souvent au second plan. La sensibilisation à la qualité de l'air intérieur augmente en raison de la pandémie en cours, et les investissements dans des systèmes ayant un impact positif sur la qualité de l'air à l'intérieur de la maison augmentent, bien que lentement. Agopian appelle la ventilation "médecine préventive" et la fait apparaître comme une décision et un investissement faciles pour quelque chose qui peut avoir un impact énorme sur le confort et la santé en général.

Le Home Ventilating Institute, un groupe commercial de l'industrie, tient à jour une longue liste de fabricants qui proposent des VRE ou des VRC (ou les deux) aux acheteurs aux États-Unis. Ceux-ci incluent des marques de ventilation familières telles que Broan, Fantech, Panasonic et RenewAire, ainsi que des entreprises qui peuvent être un peu moins connues des propriétaires américains, comme Zehnder, une entreprise suisse qui fabrique les systèmes ComfoAir haut de gamme.

Scott Gibson est rédacteur pour Fine Homebuilding et GreenBuildingAdvisor.com. Dessins de Christopher Mills.

Une version de cet article a paru à l'origine dansConseiller en bâtiment écologique

De Fine Homebuilding # 310

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C'est une excellente lecture ! Je rénove (lentement) ma maison dans le PNW et la ventilation/filtration est sur ma liste de "sur la route", mais s'il y a plus de jours de fumée de feu de forêt cet été, cela pourrait repousser la chronologie.

Mon Cape Cod de 1300 pieds carrés oscille actuellement autour de 60% d'humidité intérieure avec l'air pulsé, peut rapidement grimper à 80% sans chaleur pendant les saisons intermédiaires. Les étés sont plus secs ici avec une humidité extérieure de l'ordre de 60 %. Il semble qu'un VRC soit un meilleur choix pour les hivers ici, mais les étés deviendront-ils super secs à l'intérieur ?

Le vide sanitaire et le grenier ont tous deux besoin d'isolation/d'étanchéité, alors peut-être que cela réduira mon humidité intérieure et qu'un VRE serait alors préférable ?