Qu'est-ce qu'un échangeur d'enthalpie ?
Une maison bien isolée équipée d'une VMC double flux reçoit de l'air frais toute la journée, sans perdre sa chaleur. Pourtant, l'air intérieur paraît parfois sec en hiver. En effet, une VMC double flux classique récupère bien la chaleur de l'air extrait, mais pas son humidité. Une VMC double flux avec échangeur enthalpique, elle, le fait. Qu'est-ce qu'un échangeur enthalpique exactement ? C'est un échangeur de chaleur qui transfère, en plus de la chaleur, de la vapeur d'eau de l'air extrait vers l'air neuf. L'air reste ainsi moins sec en hiver et, en été, l'échangeur enthalpique retient dehors une partie de l'air extérieur lourd et humide. Résultat : un climat intérieur plus agréable, sans humidificateur et sans consommation d'eau supplémentaire.
Dans ce blog, vous découvrirez comment fonctionne la membrane perméable à la vapeur d'un échangeur enthalpique et quelle quantité d'humidité est récupérée en pratique. Nous le calculons pour vous à l'aide d'un exemple dans le diagramme de Mollier, un graphique qui permet aux techniciens de représenter les propriétés de l'air humide. Vous verrez ensuite ce qu'un échangeur enthalpique change pour vous en hiver et en été, et en quoi un échangeur enthalpique se distingue d'un échangeur à flux croisés et d'un humidificateur. Pour finir, nous vous présentons quelques VMC double flux avec échangeur enthalpique.
Les points essentiels de ce blog en bref :
- Un échangeur enthalpique est un échangeur de chaleur doté d'une membrane perméable à la vapeur d'eau, si bien que la VMC double flux échange de l'humidité en plus de la chaleur
- La membrane ne stocke pas d'humidité : la vapeur d'eau passe en permanence du flux d'air le plus humide vers le plus sec
- La quantité d'humidité transférée dépend de la teneur en eau en grammes par kilogramme d'air, de la température et du type de membrane, et non d'une moyenne entre deux pourcentages
- La VMC double flux ne peut ni régler ni contrôler l'humidité de l'air ; le transfert d'humidité est un processus passif
- En hiver, l'air qui entre est moins sec ; en été, une partie de l'air extérieur humide reste dehors
- Un humidificateur ajoute de l'eau à l'air, alors qu'un échangeur enthalpique récupère uniquement l'humidité déjà présente dans l'air extrait.
Qu'est-ce qu'un échangeur enthalpique ?
Une VMC double flux extrait l'air intérieur vicié et fait entrer en même temps de l'air extérieur frais. Au cœur de la VMC double flux se trouve un échangeur de chaleur, dans lequel les deux flux d'air se croisent sans se mélanger. Dans la plupart des VMC double flux, il s'agit d'un échangeur à flux croisés ou à contre-courant, dont les parois sont en plastique ou en aluminium. Ces parois laissent passer la chaleur, mais pas la vapeur d'eau.
Un échangeur enthalpique fonctionne selon le même principe, mais les parois entre les flux d'air sont constituées d'une membrane qui laisse passer la vapeur d'eau. La VMC double flux échange ainsi deux choses : de la chaleur et de l'humidité. C'est d'ailleurs à cela que fait référence le mot enthalpie. L'enthalpie correspond à la quantité totale d'énergie contenue dans l'air, c'est-à-dire la chaleur que vous mesurez avec un thermomètre, plus l'énergie contenue dans la vapeur d'eau.
Bon à savoir : un échangeur enthalpique ne retient pas l'humidité et ne la stocke pas non plus pour la restituer plus tard. La vapeur d'eau traverse la membrane à tout moment, du flux d'air dont la teneur en eau est la plus élevée vers celui dont la teneur en eau est la plus faible. Découvrez ci-dessous comment la membrane s'y prend exactement.
Comment fonctionne la membrane perméable à la vapeur ?
La membrane d'un échangeur enthalpique est un film fin, généralement fabriqué dans un polymère spécial (une matière plastique). Certains fabricants utilisent du papier traité ou de la cellulose. Le secret réside dans la façon dont le matériau se comporte avec l'eau : les molécules d'eau se dissolvent dans la membrane, la traversent et ressortent de l'autre côté. L'air lui-même ne traverse pas la membrane, et les molécules plus grosses, comme les substances odorantes, ne la traversent pas non plus pour la plupart. Zehnder indique par exemple que la membrane polymère des unités ComfoAir Q est conçue pour empêcher les virus, les bactéries et certains gaz de passer de l'air extrait à l'air insufflé.
Ce qui met la vapeur d'eau en mouvement, c'est la différence de pression de vapeur entre les deux flux d'air. Pour faire simple : la vapeur d'eau passe du flux d'air qui contient le plus de grammes d'eau par kilogramme d'air vers celui qui en contient le moins. Il n'y a ni pompe, ni clapet, ni capteur derrière ce processus. Cela signifie aussi que la VMC double flux ne peut pas régler, contrôler ni maintenir l'humidité de votre logement à une valeur précise. Le transfert d'humidité est passif et dépend des conditions du moment.
- La vapeur d'eau traverse la membrane
- La chaleur traverse la membrane
- L'air et les odeurs sont retenus
Schéma simplifié d'un échangeur enthalpique en hiver. Les flux d'air se croisent sans se mélanger.
La capacité d'une membrane à laisser passer la vapeur d'eau varie selon le fabricant et le type. Les fabricants la font mesurer dans des conditions d'essai définies et l'indiquent sous la forme d'un taux de récupération d'humidité. Pour la Brink Flair 300 Enthalpie et la Zehnder ComfoAir Q350 avec échangeur enthalpique, ce taux est d'environ 78 % en hiver selon les mesures du Passivhaus Institut. Un tel pourcentage ne signifie pas que l'humidité de l'air intérieur atteint 78 %. Il indique quelle part de la différence de teneur en eau entre les deux flux d'air la membrane transfère dans des conditions d'essai. Dans votre propre logement, le résultat peut être différent, et c'est précisément là qu'intervient le diagramme de Mollier.
Pourquoi ne peut-on pas simplement calculer le transfert d'humidité ?
Une idée répandue : si l'air extérieur entre avec 80 % d'humidité relative (HR) et que l'air intérieur sort avec 50 % HR, l'air neuf entrerait après l'échangeur enthalpique avec environ 65 % HR. Ce calcul est faux. L'humidité relative indique seulement quel pourcentage de la quantité maximale de vapeur d'eau l'air contient à cette température. Or, l'air froid peut contenir beaucoup moins de vapeur d'eau que l'air chaud.
Un air extérieur à 0 °C et 80 % HR contient environ 3,0 grammes d'eau par kilogramme d'air. Un air intérieur à 21 °C et 50 % HR en contient environ 7,7 grammes par kilogramme, soit plus du double. L'air extérieur au pourcentage le plus élevé est donc en réalité l'air le plus sec.
Comment fonctionne le diagramme de Mollier ?
Pour visualiser tous ces facteurs d'un seul coup d'œil, les techniciens utilisent le diagramme de Mollier, aussi appelé diagramme de l'air humide. Il s'agit d'un graphique qui représente les propriétés de l'air humide. L'axe horizontal indique la teneur en eau en g/kg et l'axe vertical la température. Les lignes courbes représentent l'humidité relative, de 10 % à gauche jusqu'à 100 % en bas à droite. Cette dernière ligne s'appelle la courbe de saturation : lorsque l'air l'atteint, il ne peut plus contenir de vapeur d'eau supplémentaire et de la condensation se forme. Les lignes obliques en pointillés relient les points de même enthalpie, c'est-à-dire de même quantité totale d'énergie dans l'air. Chaque état de l'air correspond à un point dans le diagramme de Mollier, et ce qu'une VMC double flux fait subir à l'air apparaît sous la forme d'une ligne entre deux points.
Exemple de calcul : une froide journée d'hiver
Dans cet exemple, il fait 0 °C et 80 % HR à l'extérieur, et 21 °C et 50 % HR à l'intérieur. La VMC double flux extrait autant d'air qu'elle en insuffle et présente un rendement thermique de 85 % et un taux de récupération d'humidité de 70 %. Ce taux est volontairement un peu inférieur à la valeur d'essai de 78 %, car les conditions dans un logement sont rarement aussi favorables que lors d'un essai. À gauche, vous voyez les étapes du calcul ; à droite, les mêmes étapes dans le diagramme de Mollier.
Étape 1 : la température
L'écart de température entre l'intérieur et l'extérieur est de 21 degrés. La VMC double flux en récupère 85 % : 0,85 × 21 = 17,9 degrés. L'air neuf entre donc dans le logement à 17,9 °C (points C et D).
Étape 2 : la teneur en eau
L'écart de teneur en eau est de 7,7 g/kg moins 3,0 g/kg, soit 4,7 g/kg. La membrane en transfère 70 % : 0,70 × 4,7 = 3,3 g/kg. Avec un échangeur enthalpique, la teneur en eau de l'air neuf passe donc de 3,0 à 6,3 g/kg (point C). Avec un échangeur à flux croisés, elle reste à 3,0 g/kg (point D).
| Point | Air | Température | Teneur en eau | HR |
|---|---|---|---|---|
| A | Air neuf extérieur | 0,0 °C | 3,0 g/kg | 80 % |
| B | Air extrait du logement | 21,0 °C | 7,7 g/kg | 50 % |
| C | Air insufflé après l'échangeur enthalpique | 17,9 °C | 6,3 g/kg | 50 % |
| D | Air insufflé après un échangeur à flux croisés | 17,9 °C | 3,0 g/kg | 24 % |
| E | Air rejeté à l'extérieur, après l'échangeur enthalpique | 3,2 °C | 4,4 g/kg | 93 % |
Exemple de calcul simplifié avec des rendements fixes et des débits d'air égaux. Dans un vrai logement, la température, la teneur en eau et les rendements varient en permanence, par exemple en cuisinant, en prenant une douche, selon le nombre d'occupants et la vitesse de ventilation.
Que montre cet exemple de calcul ? Avec un échangeur enthalpique, l'air neuf entre avec 6,3 g/kg (point C), ce qui correspond à environ 50 % HR à 17,9 °C. Une fois l'air du logement chauffé à 21 °C, l'air avec cette teneur en eau présente encore environ 41 % HR. Avec un échangeur à flux croisés classique, la teneur en eau de l'air neuf reste de 3,0 g/kg (point D). À 21 °C, cela ne représente qu'environ 20 % HR : un air plutôt sec, surtout si vous ventilez beaucoup en hiver.
Le côté air extrait est lui aussi intéressant. Après l'échangeur enthalpique, l'air rejeté sort à 3,2 °C avec 4,4 g/kg (point E). Cette valeur se situe juste en dessous de la courbe de saturation : dans cet exemple, il ne se forme donc pas de condensation dans la VMC double flux. Avec un échangeur à flux croisés, l'air extrait refroidi conserve toute son humidité, soit 7,7 g/kg. À 3,2 °C, l'air ne peut pas contenir autant d'humidité, si bien qu'une partie reste sous forme d'eau de condensation dans la VMC double flux. C'est pourquoi une VMC double flux avec échangeur à flux croisés a besoin d'une évacuation des condensats, alors qu'une VMC double flux avec échangeur enthalpique n'en a souvent pas besoin.
Qu'est-ce que cela change en hiver et en été ?
L'exemple de calcul montre que la vapeur d'eau va toujours vers le flux d'air le plus sec. Le sens de ce transfert dépend de la saison. Un échangeur enthalpique contribue ainsi toute l'année à un climat intérieur agréable, de deux façons différentes.
Hiver : une humidité saine à l'intérieur
Avec une VMC double flux classique, l'air extérieur froid entre après réchauffage avec une humidité relative d'environ 20 %. C'est beaucoup trop sec. L'échangeur enthalpique transmet une partie de l'humidité de l'air intérieur extrait à l'air neuf. Dans l'exemple de calcul, l'air insufflé atteint ainsi environ 40 % HR, dans les limites saines. Vous évitez ainsi un air sec dans votre logement.
Été : moins d'air moite à l'intérieur
Par une journée lourde à 28 °C et 60 % HR, l'air extérieur est plus humide que l'air plus frais de la maison. L'échangeur enthalpique fonctionne alors dans l'autre sens : l'air extérieur moite cède une partie de son humidité à l'air extrait plus sec. L'air neuf entre ainsi avec environ 56 % HR, au lieu d'environ 73 % avec une VMC double flux classique. Beaucoup moins d'air moite est donc insufflé dans votre logement.
Par les soirées et les nuits fraîches d'été, le bypass été de nombreuses VMC double flux s'ouvre. L'air extérieur frais contourne alors l'échangeur de chaleur pour entrer dans le logement et le rafraîchir. À ce moment-là, il n'y a aucun échange de chaleur ni d'humidité.
Vous avez une climatisation à la maison ? Une VMC double flux avec échangeur enthalpique est alors une bonne combinaison, que la climatisation refroidisse ou qu'elle chauffe. En mode refroidissement, l'air extérieur qui entre après l'échangeur enthalpique est moins moite. La climatisation doit donc retirer moins d'humidité de l'air, et l'air refroidi paraît moins étouffant.
De nombreuses climatisations modernes peuvent aussi chauffer. Une climatisation qui chauffe réchauffe l'air, mais n'y ajoute pas de vapeur d'eau. La quantité de vapeur d'eau dans l'air reste donc la même, tandis que l'humidité relative baisse. Un air à 18 °C et 50 % HR n'a par exemple plus qu'environ 39 % HR une fois chauffé à 22 °C. Comme l'échangeur enthalpique restitue une partie de l'humidité de l'air extrait à l'air neuf, l'air de votre logement s'assèche moins vite lorsque vous chauffez avec la climatisation. Dans le blog Combiner climatisation et ventilation : est-ce possible ?, découvrez à quoi faire attention si vous avez les deux systèmes chez vous.
Comment maintenir l'humidité de l'air dans des limites saines ?
Pourquoi ce transfert d'humidité est-il si important ? Pour un climat intérieur sain et confortable, l'humidité relative dans la maison se situe idéalement entre 40 % et 60 %. Si l'humidité descend en dessous ou reste longtemps au-dessus, vous le ressentez dans votre corps et le constatez dans votre logement. Pour en savoir plus sur la mesure et l'amélioration de l'humidité de l'air, lisez notre blog sur le taux d'humidité dans votre maison.
Air trop sec
- Yeux, nez et gorge secs et irrités
- Toux d'irritation et lèvres ou peau gercées
- Plus de petites décharges d'électricité statique
- Parquets et meubles en bois qui se rétractent ou se fendent.
Air trop humide
- Condensation sur les fenêtres et les murs froids
- Risque de moisissures dans les coins et derrière les armoires
- Plus d'acariens, gênant en cas d'allergie
- Une sensation étouffante et moite dans la maison.
Un échangeur enthalpique aide à maintenir plus souvent l'humidité entre 40 % et 60 %. En hiver, l'échangeur enthalpique évite que l'humidité ne chute fortement à cause de la ventilation et, en été, il freine l'arrivée d'air moite.
Comme vous l'avez vu dans l'exemple de calcul, il ne s'agit pas d'une régulation précise : l'humidité évolue un peu dans le bon sens, mais la VMC double flux ne vise pas une valeur fixe.
Quelle différence avec un échangeur à flux croisés ou un humidificateur ?
On confond souvent l'échangeur enthalpique avec un humidificateur, et la différence avec un échangeur à flux croisés classique n'est pas évidente pour tout le monde non plus. La principale différence : un échangeur enthalpique récupère l'humidité déjà présente dans l'air intérieur extrait, alors qu'un humidificateur ajoute de la nouvelle humidité à l'air.
Un humidificateur HomEvap s'installe dans le conduit d'air insufflé, après la VMC double flux. L'humidificateur HomEvap est raccordé à l'arrivée d'eau et fait évaporer de l'eau dans l'air neuf qui entre dans votre logement. Il permet ainsi d'augmenter l'humidité de l'air, même dans un logement qui produit peu d'humidité. Pour savoir comment l'évaporation influence l'air, lisez notre blog sur le refroidissement adiabatique.
| VMC double flux avec échangeur à flux croisés | VMC double flux avec échangeur enthalpique | Humidificateur HomEvap | |
|---|---|---|---|
| Récupère la chaleur | |||
| Récupère l'humidité de l'air extrait | |||
| Ajoute de la nouvelle humidité à l'air | |||
| Retient en partie l'air moite d'été dehors | |||
| Fonctionne sans raccordement d'eau | |||
| Fonctionne sans évacuation des condensats | sans objet |
oui ou généralement ouien partienon
Comparaison indicative ; les caractéristiques exactes varient selon la marque et le modèle.
Un échangeur enthalpique et un humidificateur ne s'excluent donc pas. Si l'air de votre logement reste trop sec en hiver malgré un échangeur enthalpique, un humidificateur HomEvap peut faire la différence. Si l'air n'est sec que de temps en temps, une VMC double flux avec échangeur enthalpique suffit souvent, sans consommation supplémentaire d'eau ni d'électricité.
Quelle VMC double flux avec échangeur enthalpique vous convient ?
Une VMC double flux avec échangeur enthalpique est particulièrement intéressante si l'air de votre logement paraît souvent sec en hiver, si vous avez un logement bien isolé où la VMC double flux ventile toute l'année, ou si vous utilisez une climatisation en été. Chez Ventigo, vous trouverez des VMC double flux avec échangeur enthalpique d'Ubbink et de Zehnder, deux fabricants reconnus.
Ubbink
Ubbink Ubiflux Vigor W325 Enthalpie
VMC double flux murale jusqu'à 325 m³/h, adaptée aux appartements et aux logements plus petits.
Ubbink
Ubbink Ubiflux Vigor W400 Enthalpie
VMC double flux murale jusqu'à 400 m³/h pour une maison individuelle de taille moyenne à grande.
Zehnder
Zehnder ComfoAir Q350 ERV
VMC double flux jusqu'à 350 m³/h avec membrane polymère, également disponible en version gauche.
Zehnder
Zehnder ComfoAir Q450 ERV
VMC double flux jusqu'à 450 m³/h pour les grandes maisons, également disponible en version gauche.
Vous avez déjà une Ubbink Ubiflux F300 ? Vous n'avez alors pas forcément besoin d'une nouvelle VMC double flux. Il existe pour cet appareil un échangeur de chaleur enthalpique Ubbink Ubiflux F300, qui remplace l'échangeur existant. Vous souhaitez comparer toutes les possibilités ? Découvrez alors toute notre gamme de VMC double flux.
En résumé : un échangeur enthalpique transforme une VMC double flux en un système qui échange de l'humidité en plus de la chaleur. Vous n'obtenez pas de bouton pour régler l'humidité, mais un climat intérieur qui reste plus souvent, tout au long de l'année, dans la plage saine de 40 % à 60 % d'humidité.
FAQ
Dans la FAQ ci-dessous, nous avons rassemblé pour vous les questions les plus fréquentes sur l'échangeur enthalpique et la VMC double flux avec échangeur enthalpique. Vous avez une question sur votre logement ou vous hésitez sur la VMC double flux qui vous convient ? N'hésitez pas à contacter notre service clientèle. Nos experts se feront un plaisir de vous aider.
La différence réside dans le matériau des parois entre les flux d'air. Dans un échangeur à flux croisés, ces parois sont étanches à la vapeur d'eau, si bien que seule la chaleur est transférée. Dans un échangeur enthalpique, les parois sont constituées d'une membrane perméable à la vapeur, de sorte qu'une partie de l'humidité passe aussi d'un flux d'air à l'autre, en plus de la chaleur.
Les fabricants et les instituts d'essai mesurent, dans des conditions définies, quelle part de la différence de teneur en eau (en grammes d'eau par kilogramme d'air) entre l'air extrait et l'air neuf est transférée. Ce rapport s'appelle le taux de récupération d'humidité. Pour savoir ce que cela représente dans un logement, un installateur calcule avec la température et la teneur en eau des deux flux d'air, puis reporte le résultat dans le diagramme de Mollier, comme dans l'exemple de calcul de ce blog.
Vous conservez la récupération de chaleur d'une VMC double flux classique et vous y ajoutez la récupération d'humidité : pendant la saison de chauffe, l'air intérieur reste plus humide et, par temps chaud et lourd, la membrane retient dehors une partie de la vapeur d'eau. De plus, une VMC double flux avec échangeur enthalpique n'a souvent pas besoin d'évacuation des condensats, et la membrane est moins sensible au gel, si bien que la protection antigel se déclenche moins souvent.
Non. La quantité d'humidité qui traverse la membrane n'est pas régulée. La vapeur d'eau suit d'elle-même la différence de teneur en eau entre les deux flux d'air. Si vous souhaitez augmenter activement l'humidité de l'air, vous avez besoin d'un humidificateur, comme un humidificateur HomEvap.
Cela dépend de votre VMC double flux. Un échangeur enthalpique doit s'adapter exactement au boîtier d'un modèle précis. Pour l'Ubbink Ubiflux F300, un échangeur de chaleur enthalpique séparé est disponible. Si vous avez une autre marque ou un autre modèle, demandez à notre service clientèle s'il existe un échangeur enthalpique adapté.
Pouvons-nous vous aider dans d'autres domaines ?
Chez Ventigo, nous pensons qu'il est important que nous soyons toujours joignables et que nous puissions répondre à vos questions le plus rapidement possible. C'est pourquoi vous pouvez nous joindre de différentes manières, notamment par chat ou WhatsApp. Nous nous ferons un plaisir de vous aider !