Ventiler

1. Ventiler PARTIE 1 CHOIX TECHNIQUES

2. Conventionnellement, nous avons besoin d’un apport d’air extérieur pour remplacer l’air vicié, dans chaque local habité, pour trois raisons essentielles : • évacuation de la vapeur d’eau saturante (respiration, cuisson, salle d’eau, machines etc.). Eviter la condensation et formation de moisissures. • élimination du gaz carbonique CO2 de la respiration • évacuation des poussières et des germes Il s’agit là d’un besoin hygiénique de ventilation. Il y aussi la notion d’espaces pollués par des odeurs, des dégagements de fumées et autres gaz de combustion…. Les thermiciens parlent de besoins en air neuf Cet air neuf est pris à l’air libre, hors de source de pollution. (à plus de 8 m d’une source de pollution)

3. Concentration de CO2 admissible dans une pièce

4. Air neuf ? Air pur ? Commentaires : Cette notion d’air neuf correspond à l’idée que l’air extérieur est un réservoir infini d’air « pur » par rapport au volume d’air confiné intérieur d’un bâtiment. Si des observateurs extra terrestres écoutent les radios de nos mégalopoles, ils noteront que de temps en temps les personnes âgées et les petits enfants sont invités à rester calfeutrés à l’intérieur de leurs appartements car la qualité de cet « air neuf » n’est plus assurée, à cause justement des émissions de dioxyde de carbone , des pollutions atmosphérique diverses ( O3 ozone etc. ) Ce n’est pas la seule contradiction à gérer dans nos rêves de confort, de santé, et de consommation !!!!!!……

5. « Pouvoir ventiler » est obligatoire pour tous les volumes fermés quels qu’ils soient et quelque soit leur usage De la même façon, dans les vides sanitaires, dans des locaux aveugles non chauffés, dans des locaux à risques d’accumulation de chaleur ou de gaz, il y aura besoin d’assurer une circulation d’air. On retiendra donc que tout local fermé doit posséder une disposition constructive pour pouvoir être ventiler.

6. La ventilation naturelle • Ouvrir une fenêtre, constitue toujours le moyen le plus simple de ventiler une pièce qui donne sur l’extérieur. • Mettre des grilles en façade ou amener un conduit en toiture pour assurer un mouvement d’air par mélange ou par convection, constitue ce qu’on appelle une ventilation statique

7. Une ventilation statique nécessite un fonctionnement par tirage thermique (convection) ou par différences de pression • Exemples : • Les anciennes dispositions conventionnelles en habitat collectif  : L’utilisation des conduits « shunts » permettant que l’air extrait par convection d’un étage inférieur ne vienne contrarier l’extraction des niveaux supérieurs.

8. Conduits verticaux shunts De Ventilations hautes

9. Dans la disposition de la figure suivante, disposition, que l’on trouve dans la plupart des grands ensembles des années 60/70, chaque pièces est ventilée de façon autonome et avec des débits non contrôlés.

10. Variante avec 1 conduit VH ( ventilation haute) et un balayage

11. une solution « douce » de réhabilitation avec des fenêtres pariétodynamiques

13. La ventilation statique est aléatoire Son fonctionnement et son débit dépendent de la température Elle ne permet pas de contrôler simplement pas le taux d’humidité de l’air extérieur

15. Extracteurs éoliens : ils permettent de convertir l’effet du vent en tirage ascendant .

16. La VMC (ventilation mécanique contrôlée) Pour une unité d’habitation (voir figure suivante) le principe n’est plus une ventilation pièce par pièce. • Une ventilation générale de toutes pièces par admission d’air dans les pièces sèches et une extraction mécanique dans les pièces humides.

18. Cette installation est également employée pour des blocs sanitaires d’équipements publics ou de bureaux, Lorsque la ventilation à l’intérieur d’un même local est assurée par un réseau d’extraction et une amenée d’air statique, On parle de ventilation simple flux. Techniquement le simple flux et la VMC sont des installations identiques

19. La VMC hygroréglable Le principe est de réguler de débit de l'air en fonction du besoin. Plusieurs solutions sont possibles : • Les caissons hygrovariablesIl s'agit d'une variante de la VMC simple flux classique avec une automatisation par capteur d'humidité du basculement entre petite vitesse et grande vitesse. Le débit minimum demeure cependant le débit nominal. • Les bouches hygroréglablesC'est également une VMC simple flux dont les bouches d'extraction modulent le débit de ventilation en fonction de l'hygrométrie. Le débit d'air varie en fonction des besoins réels, d'où des économies de chauffage. Elles peuvent êtres passives () ou motorisées.

20. Bouche d’aération isophoniquehygroréglable

21. Exemple : des unités d’habitations de type chambres/studios d’étudiants

26. Les caissons de ventilations

27. Ventilateurs centrifuges

30. Ventilateurs hélicoïdaux

32. Tourelles d’extraction ( extraction non continue, forte nuisances sonores

33. Filtrer

35. Pertes calorifiques associées à la ventilation La ventilation mécanique simple flux s’accompagne d’une perte thermique par extraction/ rejet d’une masse d’air aux conditions intérieures (rejet d’air vicié) En même temps elle provoque une admission d’air extérieur dans la pièce (chauffée)

36. Bilan énergétique d’ue ventilation simple flux • En hiver on fait donc pénétrer de l’air froid dans un local chauffé. La perte calorifique correspond à la puissance calorifique nécessaire (besoin supplémentaire en chauffage de la pièce) pour réchauffer cet air neuf à la température ambiante.

37. Cette perte calorifique Q est donnée par la formule (simplifiée pour un gaz à la pression atmosphérique et sur un écart de température faible) Q = d x ρair x Cmair x ΔT d = débit volume d’air extrait (m3/s) x masse volumique de l’air (kg/m3) x chaleur massique de l’air (en J / °kg) x différence de température entre l’air EXTÉRIEUR et INTERIEUR° C. • Watts = Joule/s = m3.Kg . J .° • s .m3 . °.Kg • Cmair = 1000 J/°Kg • ρair = 1,2 Kg / m3

38. Application : dans un appartement ou la VMC extrait 120 m3 /h, par une température extérieure de -1°C il faut un radiateur de 800 Watts supplémentaire, uniquement pour compenser la perte due à la VMC. • (120m3/3600s) x • 1,2 Kg / m3 x • 1000 J/°Kg x • 20 ° • = 800W

39. Simple flux et confort d’été En été si la prise d’air se trouve sur une façade en plein soleil, ou si le temps est lourd et humide, le simple flux fera pénétrer de l’air très chaud (souvent humide) à l’intérieur d’une pièce ce qui produit un effet totalement contraire au « confort d’été » et à l’utilisation de l’inertie des parois le jour. En revanche la nuit l’extraction , la Sur-ventilation sera souvent recherchée ( free-cooling)

40. La ventilation double flux Le double flux est une réponse 100% mécanique pour ventiler. Il s’agit du couplage de 2 installations: • Soufflage (air neuf) • Extraction (air vicié)

42. Le double flux permet de contrôler à la fois les débits et les pertes calorifiques. L’installation comportera 2 réseaux distincts

43. Un réseau de soufflage composé : • D’une prise d’air extérieur en façade ou en toiture ; cette prise d’air sera éloignée de toute source de pollution et à plus de 8m d’une grille de rejet d’air. • D’un caisson de soufflage contenant un ventilateur équipé de filtres • D’une batterie de réchauffage de l’air extérieur déclenchée par une sonde extérieure. • D’un réseau de distribution de gaine métalliques calorifugées • De bouches de diffusion de l’air dans le local considéré.

44. Un réseau d’extraction composé comme un simple flux : • De bouches de reprise de l’air dans le local à ventiler • D’un réseau de gaines • D’un caisson d’extraction éventuellement équipé de pièges à sons. • D’une grille de rejet d’air à l’extérieur qui se situera à plus de • 8 m d’une ouverture dans la façade ou la toiture (fenêtre, porte, verrière avec ouvrant, prise d’air neuf.

45. Caisson de ventilation avec batterie à eau chaude

46. Partie 2: La récupération de chaleur

47. Bilan énergétique d’une ventilation double flux Dans un schéma « contrôlé » , on peut faire une approche précise de la consommation énergétique globale. (ce qui n’est pas tout à fait le cas dans une installation de simple flux) . Cette installation consomme: • La consommation électrique du ventilateur de soufflage + • La chaleur apportée à l’air neuf pour la mise en température + • La consommation électrique du ventilateur d’extraction

48. Consommation d'électricitéd’un ventilateur • Dans les systèmes de ventilation mécanique (simple ou double flux), la consommation électrique du (des) ventilateur(s) s'estime par : Consél = (dv/ 3 600) x p x t / rvent où, • Consél= consommation énergétique du transport de l'air [Wh/an] • dv= débit d'air neuf  [m³/h] convertie en m³/s secondes • p = perte de charge (pulsion + extraction) [Pa] (perte par frottement) • t = durée de fonctionnement [h/an] • rvent= rendement total du système de ventilation

49. APPLICATION • Un système de ventilation double flux a un débit (qv) de 2 fois 1200 [m³/h], soit 2400 / 3 600 secondes = 0,666[m³/s]. • Il fonctionne durant une période (t) de 24 heures par jour et 250 jours par an, soit 6000 heures par an. • La perte de charge (p) du réseau de distribution s'élève à 1 500 PA • Le rendement global des ventilateurs (vent) est de 0,60. La consommation énergétique annuelle des ventilateurs (Consél) s'élève à : Consél= 2400/3600 x 1 500 x 6000 / 0,60 = 10 000 000 [Wh/an] ou 10 000 [kWh/an]

50. Comparons la consommation des ventilateurs de la perte thermique calculée précédemment Pour 120 m3/ il nous fallait installer une puissance de réchauffage de 800 W ; Pour 1200 m3 on mettra donc une batterie chaude de 8000 W soit 8 KW qui fonctionnera l’hiver en moyenne 6 mois à 50% de sa puissance soit : 4KW x 180 jours x 24 heures= 17 280 KWh/an A retenir: Dans une ventilation double flux suivant les hivers on dépense souvent plus d’énergie calorifique (réchauffage de l’air) que mécanique. ( ventilateurs) Cependant les 2 postes sont du même ordre de grandeur