Comprendre les besoins de ventilation des immeubles

En collaboration avec André Fauteux

La pandémie a mis l'accent sur la ventilation et a amené tout le monde à réfléchir à ce que cela signifie. On nous dit qu'une bonne ventilation et l'air de bonne qualité qu'elle procure sont essentiels au maintien de notre santé, au maintien de notre système immunitaire et à la prévention des problèmes respiratoires comme ceux que peut déclencher le coronavirus ou ses variantes. Voici quelques commentaires d'un architecte qui peuvent être utiles en ce qui concerne la ventilation des bâtiments.

1. Il y a au moins trois zones dans un bâtiment qui ont besoin de ventilation

L'intérieur où les gens vivent ou travaillent
Les combles, entre le sommet de l'isolation de l'entretoit et l'endos de la toiture.
Les appareils de combustion, y compris les fournaises et les poêles et foyers.

2. Dans chaque cas, il s'agit d'apporter de l'air frais extérieur. Ces trois mesures doivent être appliquées correctement pour obtenir un environnement intérieur sain.

3. Il existe des mythes (ou croyances largement répandues mais erronées) associés à chacun de ces trois domaines de ventilation qui doivent être clarifiés.

La ventilation naturelle ne suffit plus

La ventilation (l'échange d'air) dans les bâtiments détermine la qualité de l'air intérieur que nous respirons. Cela dépend donc du degré de renouvellement de l'air vicié par de l'air frais extérieur, riche en oxygène et moins pollué que l'air intérieur à condition que la prise d'air soit loin d'une source polluante comme les gaz d'échappement d'un véhicule. Or, quand il ne vente pas et que la différence de température entre l'air intérieur et l'extérieur est trop faible pour créer un effet de cheminée, ouvrir une fenêtre ne permet généralement pas de renouveler l'air suffisamment dans une maison. Pour cela, il faut introduire une quantité égale d'air frais et expulser une quantité égale d'air vicié. La seule façon d'y parvenir naturellement (ce que l'on appelle la ventilation naturelle) est d'avoir au moins deux fenêtres constamment ouvertes sur les côtés opposés d'une pièce, créant ainsi ce que l'on appelle une ventilation transversale. Pratiquement personne ne le fait, car il y a trop de problèmes imprévisibles, surtout à l'ère du réchauffement de la planète et du changement climatique.

Le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) a étudié la question et a conclu que les Canadiens peuvent dire qu'ils aiment ouvrir les fenêtres, mais ce qu'ils font est inefficace pour créer des changements d'air frais. Selon le rapport du CNRC Pourquoi les maisons ont besoin de ventilation mécanique, en 1989, une étude de dépressurisation forcée, faite dans 200 maisons, avait révélé que dans près de 90 p. 100 des habitations étudiées, le taux moyen de renouvellement d’air était inférieur au minimum recommandé, de 0,3 renouvellement à l'heure, pendant au moins un mois, au cours de la période de chauffage. On ne peut donc plus compter uniquement sur la ventilation naturelle, par les infiltration et les fuites d'air à travers l'enveloppe du bâtiment, pour assurer une saine qualité de l'air intérieur.

Par conséquent, la plupart des maisons et des lieux de travail n'ont pas un air intérieur de bonne qualité. Ils sont pollués en gaz (formaldéhyde, etc.) et en particules fines nocifs. Les changements météorologiques imprévisibles, même en l'espace d'une journée, sans parler d'une année, excluent la possibilité que la ventilation naturelle puisse fonctionner. En fonction de la météo et de la direction du vent, il suffit de laisser une ou plusieurs fenêtres ouvertes pendant 24 heures pour qu'une pièce devienne trop froide, trop chaude, trop humide ou trop sèche, que la pluie ou la neige s'infiltre et que la plupart des propriétaires de maisons et de bâtiments commerciaux aient des problèmes de sécurité.

Les purificateurs d'air ou les déshumidificateurs n'ont rien à voir avec l'apport d'air frais. Malheureusement, la plupart des échangeurs d'air de conception récente ne fonctionnent pas [ils ne sont presque jamais installés par un entrepreneur spécialisé en ventilation certifié par le programme Novoclimat et selon les exigences techniques de ce programme] car le renouvellement de l'air est minime, les prises d'air frais permettent aux insectes et à la poussière fine de pénétrer dans les machines et de les contaminer. Ces appareils nécessitent un nettoyage rigoureux des filtres au moins 4 fois par an et des noyaux de récupération de chaleur, deux fois l'an. Or, la plupart des gens ignorent cela car quasiment personne n'a le temps ou l'envie de faire ce genre d'entretien rigoureux. Les entrepreneurs en mécanique qui recommandent ou installent des échangeurs d'air prennent rarement la peine de vérifier la qualité de l'air une fois l'installation terminée (les débits d'air sont mesurés gratuitement par les inspecteurs Novoclimat dans le cadre de l'homologation de la maison par ce programme). Ce n'est pas comme si c'était difficile à vérifier. Le moyen le plus simple de vérifier si le renouvellement de l'air est suffisant dans un bâtiment est de vérifier les niveaux de dioxyde de carbone (CO₂) à l'intérieur et de les comparer à ceux de l'extérieur. Ils gagnent leur argent en majorant les équipements qu'ils installent. Lire l'article Un capteur de CO₂ intelligent et abordable.

Les municipalités ne sont pas non plus d'un grand secours dans ce domaine. Les inspecteurs des bâtiments travaillant pour le service d'urbanisme ne vérifient jamais la qualité de l'air intérieur. Les municipalités se préoccupent davantage des questions esthétiques, car c'est ce que l'industrie immobilière promeut. Les municipalités plus anciennes mettent en valeur les caractéristiques traditionnelles des bâtiments, leur patrimoine. Par exemple, elles préservent les fenêtres à guillotine dont l'encadrement est en bois avec des lattes fournissant de petits carreaux de verre. L'aspect ventilation des fenêtres devient une question secondaire par rapport à leur apparence. Les services municipaux d'urbanisme sont plus préoccupés par le bruit éventuel d'une pompe à chaleur vis-à-vis d'une propriété voisine que par les avantages qu'elle peut apporter en termes de renouvellement de l'air [lorsqu'elles sont liées à la prise d'air d'une fournaise ou d'un échangeur d'air]. Nous vivons à une époque où la plupart des municipalités, y compris les promoteurs, les architectes, les ingénieurs et les entrepreneurs qui y construisent, donnent la priorité au maintien du patrimoine architectural et laissent les questions de santé telles que la bonne qualité de l'air intérieur devenir des questions secondaires.

La ventilation des toitures

La ventilation du toit exige également qu'une quantité égale d'air soit introduite et qu'une quantité égale d'air soit évacuée sous le pontage (le support) de la toiture. Dans le cas des toits en pente, l'entrée d'air frais se fait au niveau des soffites et des évents de sortie au sommet. Les évents de sortie les plus couramment utilisés [et recommandés] sont de marque Maximum, conçus par le propriétaire de l'entreprise du même nom, Jean-Roch Ramsay, au début des années 80. Le problème avec les toits rénovés est que les soffites peuvent en fait être fermés sous les revêtements d'aluminium perforé posés à partir des années 60 sur les soffites en bois plein, pour éviter d'avoir à gratter et rafraîchir à répétition leur peinture à l'huile (alkyde). Le deuxième problème fréquemment rencontré est que les passages au-dessus de l'isolation, du soffite au sommet, sont trop longs et trop étroits, de sorte que l'air entrant n'arrive jamais jusqu'aux bouches de sortie.

L'objectif de la ventilation de la toiture est de renouveler l'air, en expulsant l'air chaud qui a pu traverser l'isolation, afin que le pontage conserve la même température que l'extérieur. Un facteur clé est que l'isolation de la toiture et la ventilation doivent être proportionnelles. Il ne faut pas augmenter l'une et pas l'autre, sinon il y aura condensation sur le pontage [qui pourrira éventuellement si la situation n'est pas corrigée]. De plus, lorsque la ventilation des combles est insuffisante, le pontage se réchauffera en hiver, ce qui fera fondre la neige qui formera de la glace sur le revêtement de toiture et des glaçons pendant des débords de toits. (Selon l'article La ventilation du vide sous toit, pour un toit en pente (pente supérieure à 1 : 6 ou 2/12), les orifices exigés doivent représenter un minimum de 1/300 de la surface isolée du plafond. Il est important d'inspecter périodiquement les combles pour vous assurer que le pontage n'est pas en train de moisir.) 

Il est très difficile de ventiler les toits mansardés qui, malheureusement, sont très populaires au Québec. Un toit mansardé est un toit dont la partie supérieure descend jusqu'à un étage inférieur, ce qui fait paraître le bâtiment plus court. La section inférieure d'un toit mansardé est en fait un mur et ventiler le bas d'un mur est une erreur. La partie intérieure de ce mur doit être étanche et bien isolé. Le Code de construction du Québec a tenté de rectifier ce problème, dans la modification de 1983 à la loi sur l'économie de l'énergie, en incluant un détail de construction montrant une étroite soffite d'entrée d'air à la jonction des sections supérieure et inférieure du toit mansardé. L'article 17 du règlement mentionne que « La partie supérieure d’un toit mansarde doit être ventilée conformément aux exigences des articles 14 à 16; toutefois, au moins 50% de la superficie des orifices de ventilation exigés doivent se trouver près de la jonction des parties inférieures et supérieures. » Ce détail est ignoré. Il en résulte des barrages de glace et des glaçons qui font vieillir prématurément les toits en bardeaux. Certains croient même que les glaçons font partie du patrimoine architectural québécois!

Dans le cas des toits plats, le problème vient généralement d'une trop grande ventilation incontrôlée, car les évents en col de cygne ou Maximum sont vulnérables aux rafales de vent. Au lieu d'essayer de résoudre le problème, les couvreurs se contentent aujourd'hui de garantir l'étanchéité de la couverture du toit et excluent ce qui se passe sous le pontage. Ils ne parlent pas de l'isolation ni de la ventilation du toit. La concurrence est si rude qu'ils ne veulent pas présenter une soumission élevée car conforme aux règles de l'art.

Une isolation et une étanchéité correctes des combles sont essentielles car elles peuvent affecter directement la qualité de l'air intérieur. En effet, si l'air chaud et humide de la maison fuit constamment dans les combles, il y aura risque de condensation et de moisissures dans le plafond et sur le pontage du toit. Pour prévenir la condensation sur les vitrages et murs anciens, plus froids car moins isolants, il est également critique que le système mécanique distribue constamment l'air dans la maison afin de garder toutes les surfaces au chaud. Les températures plus uniformes de l'air et des surfaces constituent le grand avantage des fournaises par rapport aux plinthes et autres systèmes de chauffage à convection. Dans tous les cas, par contre, il est essentiel d'ajouter un filtration haute efficacité (cote MERV 13 au minimum) des particules fines nocives comme la fumée, à la sortie de la fournaise ou de l'échangeur d'air. Ceci est d'autant plus critique avec une fournaise car elle propulse à haute vitesse ces poussières microscopiques dangereuses qui risquent alors davantage d'être respirées et de pénétrer profondément dans le système respiratoire, les plus fines pouvant même se rendre au système sanguin. Malheureusement, une partie de l'air distribué par les fournaises (dont 10 % devrait être de l'air frais de l'extérieur) des vieilles maisons se perd trop souvent dans les combles. Qui plus est, trop de ces systèmes ne sont pas dotés de retours d'air métalliques : l'air vicié qui retourne à la fournaise le devient encore davantage s'il emprunte les cavités murales poussiéreuses sinon moisies, comme c'est très souvent le cas dans des maisons anciennes et même neuves. 

Les lanternaux (puits de lumière) sont l'une des éléments les plus vulnérables des bâtiments anciens en ce qui concerne les gains et pertes de chaleur, car s'ils sont ventilés, cela signifie qu'elles laissent passer librement l'air extérieur. Ils interfèrent avec toute tentative d'obtenir une bonne qualité d'air à l'intérieur parce qu'ils empêchent que l'air frais soit filtré et ils permettent à la pluie ou la neige de causer des dégâts dans les maisons. Il faut les remplacer par des dômes acryliques à double couche et l'air frais doit être introduit, filtré et distribué mécaniquement dans le bâtiment.

La ventilation des appareils à combustion

Pour obtenir une combustion efficace, sans aspirer l'air chauffé du bâtiment ni risquer de polluer l'air intérieur, un poêle, un foyer, une fournaise ou une chaudière doit être à combustion scellée et alimentée en air frais extérieur. Pour ce faire, un conduit isolé relié à l'extérieur amène l'air de combustion à proximité du brûleur ou de l'âtre (la boîte à feu) dans le cas d'un poêle ou d'un foyer. Bien que cette question soit réglementée depuis en 1991, la plupart des propriétés anciennes équipées d'appareils à combustion ne disposent pas de conduits d'air de combustion. Malheureusement, en l'absence de cette prise d'air extérieur, l'air frais dont nous avons besoin pour respirer à l'intérieur est alors partagé avec les appareils de combustion et évacué par la cheminée ou l'évent mural des gaz de combustion. Cela signifie que l'air aspiré par l'appareil de chauffage à combustion provoque de l'infiltration d'air dans la maison, que la qualité de la combustion risque d'être inefficace et que la fumée et les gaz de combustion dangereux, comme le monoxyde de carbone, risquent de se déverser dans la maison à la moindre dépressurisation causée par un ventilateur d'extraction, par exemple par une hotte de cuisine puissante. 

C'est un mythe de croire que l'on peut continuer à utiliser les anciens appareils à combustion (pas plus que de faire des barbecues dehors) sans polluer l'air à l'intérieur comme à l'extérieur des bâtiments. L'excuse selon laquelle ces appareils ne sont pas utilisés trop souvent, de sorte qu'ils ne peuvent pas nuire à la santé et ne contribuent pas à l'augmentation des gaz à effet de serre, ne tient pas la route. Essayez de vivre près d'une autoroute ou dans une zone industrielle pour apprécier ce qu'est réellement l'air pollué. Demandez à votre service d'incendie local combien de fois il est appelé parce qu'un voisin a recouvert une zone de fumée de barbecue. Les scientifiques ont déjà démontré que la fumée secondaire peut être aussi dangereuse pour les personnes tierces que pour le fumeur lui-même. L'un des aspects les plus polluants des foyers sont les courants d'air descendants qui se produisent dans les foyers inutilisés, aux cheminées recouvertes de créosote et autres résidus chimiques qui s'infiltrent dans les maisons où ils polluent l'air intérieur.

Nous devons ajourd'hui faire face à ceux qui considèrent la fermeture des foyers au bois comme une atteinte à leurs droits civils [rappelant les anti-vaxx]. En réalité, personne n'a le droit de polluer l'air ou l'eau. Au moment de son adoption, certaines municipalités étaient réticentes à appliquer le règlement provincial interdisant la vente d'un poêle ou d'un foyer au bois non certifié par l'Association canadienne de normalisation ou l'Agence américaine de protection de l'environnement (US EPA), comme elles n'appliquent pas l'interdiction (par de même règlement) de l'utilisation des foyers d'ambiance durant les épidodes de smog. Contrairement à Montréal, Westmount permet encore de chauffer au bois dans un foyer émettant plus de 2,5 grammes de particules par heure. 

Autant d'exemples où l'on permet aux préoccupations relatives au patrimoine architectural de prendre le pas sur les questions fondamentales de santé. C'est aussi contraire au code de déontologie des architectes et des ingénieurs (municipaux ou privés) qui exige de dire la vérité et de protéger le public. Vous ne pouvez pas être contre les idées progressistes de l'architecture moderne ou contre les avancées technologiques qui améliorent les conditions de santé parce que vous trouvez que les vieux bâtiments sont plus beaux. L'objectif du design urbain en tant que discipline d'enseignement était de pouvoir combiner l'architecture ancienne et nouvelle sans avoir à recourir à la démolition et à la reconstruction de bâtiments qui caractérisaient le début des années 60.

Remarques complémentaires

Afin de couvrir complètement le sujet de la ventilation des bâtiments, il importe de dénoncer les nombreux mythes qui y sont associés. On entend souvent dire que les murs extérieurs des bâtiments et les fondations « ont besoin de respirer ». C'est faux. Ils doivent être étanches à l'eau; rien à voir avec la respiration. Pour empêcher l'eau de mouiller l'isolant, on crée un espace d'air entre le revêtement extérieur et le mur intérieur afin que la pluie et la condensation puissent s'écouler. Ce n'est pas pour que les murs puissent respirer ni diffuser l'humidité qui s'infiltre dans les murs. La face intérieure de cette cavité est censée comporter une barrière contre l'humidité (une membrane pare-pluie) fixée à la surface. L'humidité est définie comme de l'eau diffusée en petite quantité sous forme de vapeur (on ne parle pas d'eau liquide). Cette cavité a tout à voir avec l'empêchement de l'infiltration d'eau ou d'humidité à l'intérieur du mur, dans l'isolant placé entre les éléments d'ossature. Ce qui n'empêche pas, toutefois, qu'un côté du mur soit très perméable à la vapeur afin de lui permettre de sécher rapidement en cas d'infiltration d'eau. On parle alors d'un mur qui diffuse ou « perspire ».

Dans le cas des murs de maçonnerie traditionnels, lorsque la cavité entre le mur intérieur et le mur extérieur est étroite, un espace d'un pouce ou moins, elle est seulement capable de gérer l'humidité. Il est possible d'aménager des ouvertures en haut du mur (au niveau des soffites de toiture) et de les relier à des trous d'évacuation situés dans la partie inférieure de la maçonnerie, juste au-dessus des fondations, ce qui permet à l'air de circuler et à la cavité de s'assécher en cas d'humidité excessive. Lorsqu'il y a une très forte pluie poussée par le vent ou si un bâtiment fait face à un grand plan d'eau où les rafales de vent sont fréquentes, le mur extérieur peut être tellement trempé que des infiltrations d'eau se produisent et qu'une cavité plus grande est nécessaire. Le deuxième type de cavité est deux fois plus grand qu'une cavité destinée uniquement à traiter l'humidité, soit 2 pouces. Elle peut supporter l'écoulement de l'eau. L'infiltration qui se produit à travers la maçonnerie peut se frayer un chemin jusqu'au bas du mur, où se trouvent les trous d'évacuation, puis sortir par ces trous. La membrane étanche qui traverse le mur à sa base, là où se trouvent les trous d'évacuation, doit s'étendre jusqu'à la face extérieure du mur. Dans les années 60, on utilisait une membrane en cuivre pour le solin de traversée de mur. Aujourd'hui, il est probable que ce soit du caoutchouc synthétique. Ce type de construction de mur creux est basé sur le principe de l'écran de pluie. Cela ne signifie pas que le mur respire.

La plupart des nouveaux revêtements muraux minéraux d'aujourd'hui, même ceux en maçonnerie, consistent en de minces couches de pierre naturelle ou de béton, généralement d'une épaisseur de 3 à 5 pouces ou moins. Ces revêtements sont taillés puis collés sur le mur à l'aide de meneaux de support spécialement conçus. Le drainage de surface est possible en laissant certains joints verticaux non scellés. Dans ce type de construction, le mur ne « respire » pas. La grande préoccupation est de savoir comment minimiser l'effet de pont thermique au niveau des supports tout en fournissant une isolation suffisante en renfort. Les murs-rideaux composés de verre sont construits de manière similaire. Il est possible de combiner les principes des écrans de pluie basés sur des murs de maçonnerie traditionnels, mais il s'agit alors de contrôler l'humidité et les infiltrations d'eau comme décrit ci-dessus - rien à voir avec des murs respirants.

Les murs de fondation en béton coulé ou les fondations en pierre des bâtiments anciens étaient relativement poreux au moment de leur construction. Certains murs de fondation en béton datant des années 40 et 50 sont faits de " ciment de décombres ", ce qui signifie qu'ils ont été mélangés sur le chantier et que l'agrégat [aujourd'hui de la pierre fine concassée], qui est ajouté à la poudre de ciment, était très rugueux [gravier, blocs rocheux]. Beaucoup de ces fondations s'effritent parce qu'elles subissent trop de cycles de gel et de dégel en hiver. Les indices de porosité du béton ne se sont améliorés que progressivement au fil des décennies. Par conséquent, la face intérieure des fondations en béton relativement poreux, y compris celles en pierre des champs, sera toujours humide. C'est une erreur d'avoir une isolation en fibre de verre trop près de telles fondations car toutes les conditions nécessaires à la croissance fongique sont réunies et des spores de moisissure seront émises si l'isolation est laissée à découvert. Il est nécessaire de laisser un espace d'air ou d'utiliser une barrière contre l'humidité au niveau de ces fondations [actuellement, une membrane de drainage Delta MS est suspendue à l'intérieur ou à l'extérieur], mais cela ne signifie pas que le mur "respire".

Pour résumer, ma principale préoccupation concernant la création d'un environnement sain à l'intérieur d'un bâtiment est la ventilation et cette ventilation doit inclure des changements d'air continus avec de l'air frais extérieur. En tant qu'architecte et urbaniste spécialisé dans l'inspection des bâtiments et la création d'environnements sains depuis 1972, j'ai inspecté des milliers de bâtiments dans de nombreux pays au fil des ans. Dans la plupart d'entre eux, la qualité de l'air est mauvaise. Il n'y a pas de renouvellement d'air avec de l'air frais, toute l'année. Il y a environ 30 ans, le Code national du bâtiment du Canada a déterminé que la meilleure façon d'obtenir un environnement intérieur sain était d'effectuer les changements d'air mécaniquement, sans dépendre de l'ouverture des fenêtres ou de la fréquence d'ouverture et de fermeture des portes extérieures. Cette recommandation fédérale n'a toujours pas été mise en œuvre dans la plupart des municipalités et il en va de même dans la plupart des villes du monde entier. Nous avons les moyens de le faire. Cela revient à croire aux bienfaits de la médecine préventive. Pour y parvenir, il faut donner la priorité aux questions de santé, comme une bonne ventilation intérieure, sur les considérations esthétiques, et cela inclut la préservation du patrimoine architectural.