La différence entre les ventilateurs de toit actifs, passifs et mécaniques
L’industrie de la toiture est actuellement remplie de plusieurs produits différents en matière de ventilation d’entretoit, mais comment fonctionne chaque produit, quels sont les avantages et les inconvénients de chaque type de ventilateur, et pour terminer, quel est le meilleur investissement à long terme pour votre toiture?
Sujets abordés
Ventilation passive
Comment fonctionne la ventilation passive?
La première catégorie, et probablement la plus courante en Amérique du Nord, est celle des ventilateurs passifs. Qu’est-ce que la ventilation passive?
La ventilation passive, également appelée ventilation naturelle, consiste à laisser l’air s’élever naturellement dans l’entretoit et s’échapper par des ventilateurs passifs ayant aucun recours à des systèmes de ventilation mécanique ou à des ventilateurs de toit créant des effets d’aspiration (ventilateurs actifs).
Principales caractéristiques de la ventilation passive
La ventilation passive est généralement composée de soffite ventilés dédiés à l’entrée d’air frais dans l’entretoit et de ventilateurs passifs situés près du faîte du toit, dédiés à laisser l’air chaud et humide, naturellement ascendant, s’échapper vers l’extérieur. Un système de ventilation passif peut également compter sur l’effet du vent (vents venant dans des directions perpendiculaires aux soffites) pour entrer par les soffites et créer une pression positive dans le grenier, poussant ainsi la chaleur et l’humidité vers le haut pour être évacuées.
Pour mieux comprendre comment utiliser les produits de ventilation passive, nous devons d’abord comprendre les exigences du code du bâtiment en matière de ventilation d’entretoit. Les codes du bâtiment en Amérique du Nord font référence à la ventilation d’entretoit en termes de surface d’air nette libre (ANL) de ventilation à appliquer à un toit selon la superficie de plafond isolée donnant dans l’entretoit. Plus votre maison est grande, plus vous aurez besoin d’ouvertures (ANL) pour ventiler correctement votre toit. L’installation d’un système de ventilation passif sur un toit exige que vous, ou le constructeur, remplissez les exigences du code du bâtiment en termes d’ANL d’entrée d’air frais et d’évacuation en utilisant des produits qui n’offrent aucune valeur de ventilation supplémentaire. Nous verrons quelles sont ces valeurs de ventilation supplémentaires plus loin dans cet article.
Un ventilateur passif offre une quantité spécifique d’ouverture nette libre pour la ventilation naturelle afin de permettre à la chaleur et à l’humidité de s’échapper du grenier. Ils peuvent être installés sur le toit comme sur les murs. Voici des exemples de ventilateurs passifs.
Système de faîtière
Un système de faîtière est positionné linéairement sur le faîte du toit et convient à tous les types de combles (ouverts et cathédrales). Un système de faîtière ventilé offre une ventilation uniforme sur toute la longueur du faîte permettant à la chaleur, à l’humidité et à l’air vicié de s’échapper par des moyens naturels.
Col de cygne
Les systèmes de ventilation à col de cygne sont le plus souvent observés sur les toits plats commerciaux plutôt que sur les maisons unifamiliales. Ces ventilateurs sont souvent orientés dans différentes directions sur le toit, en utilisant la vitesse et la direction du vent pour permettre à l’air extérieur de pénétrer dans le grenier. Une pression positive est créée et évacue ainsi, par des forces motrices naturelles, la chaleur de l’espace intérieur par les col de cygne pointant dans une direction opposée à celle du vent.
Ventilateur de bardeaux
Les ventilateurs de bardeaux sont conçues pour être positionnées uniformément sur la partie supérieure du toit pour agir comme points d’évacuation de ventilation naturelle. Ils fonctionnent bien pour les entretoits ouverts (ayant un grand espace libre) mais ne sont pas recommandés pour tous les types d’entretoit tels que les toits cathédrales avec des fermes fermées.
Évents à pignon
Ventilation mécanique
La deuxième catégorie est celle des ventilateurs mécaniques. Ces types de ventilateurs sont composés de pièces mécaniques mobiles et nécessitent de l’électricité pour fonctionner. Nous retrouvons des produits alimentés par l’énergie solaire ou par source d’alimentation directe. Le système de ventilation fonctionne de la même manière que celui d’un ventilateur passif, mais cette fois-ci, le propriétaire dispose d’un ventilateur qui extrait l’air du grenier au terme d’un volume spécifié (PCM). L’air frais provient des soffites et est aspiré par les ventilateurs qui peuvent être réglés pour fonctionner sur une minuterie, un thermomètre ou simplement sur une évacuation constante 24h/7.
Tel que mentionné précédemment, les codes du bâtiment aux États-Unis et au Canada recommandent un rapport de ventilation de 1/300 pour les toits en pente et de 1/150 pour les toits plats (veuillez-vous référer à vos codes du bâtiment locaux). Alors, comment peut-on correctement déterminer le nombre de ventilateurs mécaniques nécessaires pour ventiler l’entretoit d’une maison en se basant sur les exigences de superficie quand ces ventilateurs spécifient un volume d’air évacué ? Au Canada, la norme CSA A93:19 mentionne un calcul de conversion du débit volumique mécanique à une surface d’aire nette libre de ventilation (ANL) tel que spécifié au CNB. La conversion est la suivante:
Cela nous permet de convertir les PCM en ANL pour les ventilateurs mécaniques et donc d’appliquer le même calcul de base pour obtenir l’ANL requis. Ainsi, la bonne quantité de ventilateur solaire ou électrique peut être déterminée. Ces ventilateurs d’évacuation peuvent être installés sur les toits ainsi que sur les murs et offrent une variété d’options de contrôle.
Ventilation Active
- Le ventilateur ‘’MAXIMUM’’: ventilateur ‘’MAXIMUM’’: utilise le principe de Bernoulli pour créer un différentiel de pression entre la tête du ventilateur et l’espace d’entretoit. Ce différentiel de pression combiné à la ventilation par effet de cheminée, permet à ce ventilateur d’évacuer l’air à l’intérieur de l’entretoit à un débit d’air donné (PCM), compte tenu de la vitesse des vents locaux. Des vitesses de vent plus élevées traversant l’évent entraîneront un débit d’air d’évacuation (CFM) plus élevé de l’entretoit.
- Le ventilateur de type turbine: – Le ventilateur de type turbine : utilise le vent pour faire tourner sa turbine et ainsi évacuer l’air du grenier de cette manière.
Avantages et inconvénients : Actif vs Passif vs Mécanique
Maintenant que nous avons passé en revue les fondations de chaque catégorie, comment ces différents ventilateurs de toit se comparent-ils les uns aux autres ? Il est important de préciser que pour les besoins de cet exercice, nous allons considérer un climat nordique (4 saisons) recevant des précipitations de neige.
Avantages et inconvénients de la ventilation passive
Les ventilateurs passifs, de manière générale et à l’exclusion du col de cygne, semblent offrir un aspect d’esthétisme attrayant au consommateur. Leur profil bas et leur apparence discrète se fondent généralement très bien sur une toiture ou un mur lors de leur installation. Dans un autre ordre d’idée, ces unités offrent généralement de très petites superficies d’aire nette libre (ANL) et nécessitent souvent l’installation d’une grande quantité d’unités sur un même toit pour satisfaire les exigences du code. De plus, leur aspect d’esthétique est également leur principale source de problème en hiver lorsqu’ils sont installés sur des toits à faible/moyenne pente. La neige les recouvre rapidement et la chaleur de l’entretoit fait fondre la neige environnante pour créer un bloc de glace, condamnant ainsi la sortie de l’air chaud et humide de l’entretoit. Suivant cela, tout toit équipé de ventilateurs de type passif devient non-ventilé et des problèmes de condensation ainsi que des infiltrations d’eau, via le ventilateur passif, sont inévitables.
De plus, il est important de garder à l’esprit que ces types de ventilateurs nécessitent des vents directionnels pour fonctionner correctement. Si les vents locaux ne sont pas en mesure de pousser suffisamment d’air frais dans les soffites, le mouvement de l’air dans l’entretoit sera lent et non uniforme, créant peut-être de possibles zones mortes entraînant des problèmes de condensation. De plus, les ventilateurs passifs fabriqués en plastique sont reconnus pour avoir des problèmes d’intrusions aux rongeurs.
Avantages et inconvénients de la ventilation mécanique
Les ventilateurs mécaniques ont peut-être un aspect esthétique moins attrayant pour le consommateur, mais offrent un haut taux d’évacuation leur permettant de réduire la quantité de ventilateur requise sur une toiture. Le fait d’avoir un taux d’évacuation continu (PCM) permet à l’entretoit de rester frais et sec pendant l’hiver tout en offrant de possibles économies d’énergie durant l’été. La possibilité d’économiser de l’énergie survient du refroidissement de l’entretoit durant la nuit permettant à la masse thermique accumulée d’être retirée du toit, donnant ainsi lieu à une faible différence de température entre l’entretoit et l’air intérieur de la maison. Cela réduit l’effet de radiation thermique de la chaleur dans l’entretoit vers l’aire habitable et réduit la consommation d’énergie en climatisation.
L’inconvénient de ces ventilateurs est qu’ils sont mécaniques et que les pièces mobiles dans un équipement mécanique sont toujours vouées à la défaillance.
Malheureusement, le ventilateur étant installé sur le toit, cela signifie souvent qu’un propriétaire ne se rendra pas compte qu’il y a un bris avant qu’il ne soit trop tard. Lorsque la température est sous le point de congélation, il ne faut que quelques heures pour que la condensation se forme dans un entretoit.
Un point important à considérer lors de l’installation de ces ventilateurs est de vous assurer que votre maison contient suffisamment d’entrées d’air frais pour compenser le volume évacué par le ventilateur mécanique. Ne pas avoir assez d’apport d’air frais entraînera la création d’une pression négative dans le grenier, et par conséquent, une migration de l’air chaud et humide de l’intérieur de la maison dans l’entretoit. De plus, un désavantage des ventilateurs à énergie solaire est qu’ils ne fonctionneront pas durant la nuit. La période nocturne est la plus importante dans la ventilation d’un entretoit, car elle permet à l’espace de se refroidir à quelques degrés près de la température extérieure. Enfin, l’efficacité de ces ventilateurs pourrait permettre d’éventuelles économies d’énergie pendant l’été, mais vous coûtera également de l’énergie pour l’exploiter sur une base de 24h/7.
Ventilations actives : Avantages et Inconvénients
Le ventilateur de type turbine, d’autre part, dépend de sa turbine mobile pour aspirer l’air de l’entretoit et est propice à geler lors de période de pluie verglaçante ou de neige abondante en hiver. Une fois bloquée, son efficacité globale est considérablement réduite et l’unité perd également ses moyens d’éviter les infiltrations météorologiques, car la turbine en rotation draine l’eau du ventilateur. De plus, ce type de ventilateur peut parfois être bruyant lorsque la turbine tourne pour opérer.
Les ventilateurs actifs offrent également des économies d’énergie en été, car ils peuvent refroidir efficacement l’entretoit et éviter une convection de chaleur de l’entretoit vers l’espace de vie. Gardez à l’esprit que ces unités n’ont pas besoin d’électricité pour fonctionner contrairement aux ventilateurs mécaniques. Pour terminer, les ventilateurs actifs sont généralement construits en acier galvanisé ou en aluminium, ce qui les rend impénétrables aux rongeurs.
Quel est le meilleur investissement à long terme pour votre toiture ?
Je pense qu’il est important de dire que tous les types de ventilateurs ont fait leurs preuves en ce qui en est de bien ventiler un entretoit, et ce, selon divers climats et conditions. Si votre maison est située dans un climat chaud où le temps froid et la neige ne sont pas des variables à considérer, je dirais que tout type de ventilateur fonctionnera avec le bon concept et la bonne installation. Les ventilateurs mécaniques et actifs auront un avantage sur les passifs, car ils offrent une ventilation plus efficace et des économies d’énergie.
À l’opposé, si votre maison est située dans un climat nordique où le froid et la neige sont des facteurs importants à considérer, le ventilateur « MAXIMUM » serait le meilleur choix. Il est construit en acier galvanisé, se dresse au-dessus du faîte ce qui entraîne une ventilation à l’année longue, offre un débit volumique d’évacuation continue et variable selon la vitesse des vents locaux, et enfin, vous permettra également d’économiser de l’argent sur vos factures d’énergie pendant les saisons chaudes.
Pour plus d’information sur comment choisir le ventilateur qui fonctionne le mieux pour votre maison ou édifice, visitez notre page de produits.
Auteur : Jonathan Ramsay Massicotte, ing.
Directeur technique et développement chez Ventilation Maximum
