Aeraulique [PDF]

Zitiervorschau

4 GC

INSA

AERAULIQUE VENTILATION Luc Adolphe- Claire Oms 1

Plan du cours : 1. Notions de Mécanique des Fluides 2. Dimensionnement des réseaux d’air - méthode à « j » constant

3. Ventilateurs 4 Conduits d’air 4. d air 5. Soufflage - caractéristiques d’un jet d’air - dispositifs de soufflage

6. Compléments - sécurité incendie - VMC 2

0. Introduction Réseaux d’air : - ventilation - climatisation Pour quoi faire ? - hygiène (air neuf neuf, air vicié) - sécurité (pollutions, fumées) - confort f t (température, (t é t hygrométrie, h ét i b bruit) it) - qualité du bâtiment (condensation, énergie) 3

0. Introduction Aéraulique = systèmes tout air air, centralisés ou localisés localisés. Ai N Air Neuff

Traitement de l’air Air Soufflé

Ai Recyclé Air R lé Déperditions / Charges Ch

Air Rejeté Local

Dans les systèmes centralisés, l'air soufflé doit répondre à plusieurs critères : 1. Renouvellement d'air suffisant 2. Maintien des conditions de température 3. Maintien des conditions d'humidité 4 4. Qualité de la diffusion de l'air dans les locaux

1. Notions de mécanique des fluides E Equation ti de d l’énergie l’é i :

V2 + z + + ξ = cte 2g ϖ 2 ρV P + ϖ .z + + ξ = cte 2 P

(en mCE)

(en Pa)

Pour mémoire : 105 Pa = 10 mCE = 1 bar Dans le cas des gaz : ϖ est petit d’où

Pression statique

2 ρV P + + ξ = cte 2 5 Pression dynamique

1. Notions de mécanique des fluides Pertes de charge linéaires : P1

P2 D

ξ lin li =

λ D

.

2 ρV 2

.L L = j.L jL

(en Pa)

L Facteurs influant sur j : - les caractéristiques du fluide - les caractéristiques de la canalisation

( )

Q 2 ρ λ ρV λ S j= . = . D 2 2 D

2

8λ Q2 = .ρ . π2 D5

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1. Notions de mécanique des fluides

jlin(m mmCE/m m)

Cas des canalisations circulaires droites en acier galvanisé

Débit (m3/h)

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1. Notions de mécanique des fluides Pertes de charge singulières :

ξ sing

(en Pa)

K

K

K

2 ρV = K. K 2

K

K

K 8

2. Dimensionnement de réseaux d’air Définitions : - Tronçon partie du circuit où le débit est constant - Circuit succession i de d tronçons t conduisant d i t du d ventilateur til t à une bouche de soufflage - Réseau ensemble des différents circuits - Equilibrage égalisation des pertes de charge dans tous les circuits - Circuit le p plus défavorisé circuit qui présente la perte de charge maximale avant équilibrage

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2. Dimensionnement de réseaux d’air Méthode de calcul d’un réseau : TRONCON 1

TRONCON 3

CTA CIRCUIT 1 = TRONCON1+2 RESEAU = TRONCON 1+2+3

TRONCON 2

L l1 Local

L l2 Local

0. Implanter p le réseau 1. Numéroter les tronçons et calculer les débits 2. Choix d’une vitesse dans le tronçon ç p principal p 3. Dimensionnement des circuits 4. Choix du ventilateur 5. Equilibrage

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2. Dimensionnement de réseaux d’air Choix des vitesses dans le tronçon principal : Installations à basse vitesse (V < 8 à 10 m/s)

Installations à hautes vitesses (V >10 m/s)

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2. Dimensionnement de réseaux d’air Di Dimensionnement i t : méthode éth d à « j constant t t» Principe : • Dimensionner Di i lle ttronçon principal i i l (Q (Q, V Vmax)) • Déterminer j dans le tronçon principal • Dimensionner le réseau en conservant la valeur j « constante » dans tout le réseau CTA

1

3

2 Local 1

Local 2

Q1 = 3000 m3/h Q2 = 1000 m3/h Q3 = 2000 m3/h

(Q1 et Vmax = 5 m/s) alors j1 = 0,9 Pa/m on utilisera cette valeur de « j » pour le dimensionnement des circuits 12 = utilisation de l’abaque

3. Ventilateurs Deux types principaux 1) ventilateur centrifuge

2) ventilateur axial ou hélicoïde

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3. Ventilateurs Deux types principaux : 1) ventilateur centrifuge - débit stable si les pertes de charges varient un peu - bon rendement * Pales inclinées vers l’arrière - bruyant

Réseaux extensibles, filtres encrassés

* Pales inclinées vers l’avant - peu bruyant - la puissance absorbée augmente avec le débit ((= risque risq e de « griller » le mote moteur) r) 2) ventilateur axial ou hélicoïde - bon b ffonctionnement ti t sous ffaibles ibl charges h - rendement moyen

C.T.A., ventiloconvecteurs Faibles charges 14

3. Ventilateurs Ex : ventilateur centrifuge à vitesse de rotation variable

15

3. Ventilateurs Ex : ventilateur hélicoïde avec pales à incidence réglable

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3. Ventilateurs Méthode de sélection d’un ventilateur : Principe : • Déterminer les pertes de charges totales ΔP (linéaires + singulières) des différents circuits • Repérer le circuit le plus défavorisé (ΔP max) • Sélectionner un ventilateur (ΔP, Débit) • Déterminer l’équilibrage du ventilateur et des différents circuits

Pstat ou Ptot

Réseau Ventilateur Q

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3. Ventilateurs Equilibrer ? = créer des pertes de charges Moyens : - registres - bouches de soufflage / diffuseurs réglables

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4. Conduits d’air Exemple : dispositif pour salle de gymnastique (solution constructeur)

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4. Conduits d’air Conduits - rectangulaires : tôle acier galvanisé galvanisé, fibres de verre - circulaires : tôle galvanisée (acier, alu), gaine textile Tracé des conduits - frais d’acquisition - frais d’exploitation p - espace disponible - Dimensions - Echanges de chaleur (calorifugeage) - Pertes de charges 20

5. Soufflage Caractéristiques d’un jet d’air : Axe du diffuseur Chute du jet

Zone d’occupation Portée du jet longitudinale Portée du jet latérale

Distribution Di t ib ti des vitesses 21

5. Soufflage Effets complémentaires sur la forme d’un jet d’air 1 Eff 1. Effett coanda d Axe du diffuseur Zone d occupation d’occupation 2 Effet d’induction 2. d induction

Qi τ = Qe

Lorsque τ augmente : - homogénéisation des T° - portée diminuée - vitesse résiduelle

Qi Qe

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5. Soufflage Exemples qualitatifs pour la diffusion de l’air :

S

S

R

R Hiver

Eté

S

R

S

R 23

5. Soufflage Exemples de dispositifs de soufflage : G ill Grilles

Diffuseurs plafonniers

24

Doc. FranceAir

5. Soufflage Exemples de dispositifs de soufflage : Pl f d perforé Plafond f é / soufflant ffl t ou plénum lé Gaines textiles

25

Doc. FranceAir

6. Compléments La protection incendie • Limiter le transport de fumées et du feu entre locaux - Clapet p coupe-feu p * positionné en gaine « terminale » * positionné en gaine « verticale » - Bouche pare-flamme - Conduits en matériau incombustible

• A priori, le désenfumage est assuré par un réseau différent de la ventilation 26

6. Compléments L VMC La Principe : - amenée d’air neuf dans les pièces principales (au moins 1 entrée d’air par pièce principale) - extraction de l’air l air vicié dans les pièces de service Deux types de ventilation mécanique

VMC : ventilation mécanique contrôlée VMC-gaz : arrêt de la chaudière gaz asservi à l’extracteur 27

6. Compléments VMC simple flux • autoréglable…….. débit constant • hygroréglable…… h é l bl débit = f(HR)

28

Doc. CEDEO

6. Compléments Bouche hygroréglable

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6. Compléments VMC double flux avec/sans récupérateur

30

Doc. CEDEO

6. Compléments Exemple : Logement Débits à extraire dans chaque q p pièce de service ((simultanément ou non). Les entrées d’air doivent permettre d’obtenir ces débits.

DTU 68.1, Décrets ministériels 77-1042, 31 Arrêtés « 1982 » Code de la Construction et de l’Habitation R111-9

6. Compléments Exemple : Logement Ces débits extraits peuvent être réduits réglementairement : - en présence de dispositifs de réglage (ex : VMC à 2 vitesses)

- en présence de VMC Hygroréglable

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6. Compléments Exemple de solutions simple et double flux en logement collectif

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6. Compléments Solutions simple flux en tertiaire (doc constr (doc. constructeur) cte r)

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6. Compléments Solutions double flux S f en tertiaire (doc. constructeur)

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6. Compléments Objectifs Obj tif d de lla RT2005 • amélioration de la performance de la construction neuve d'au d au moins 15% par rapport aux bâtiments à la RT2000 (moins 40% en 2020), • limitation du recours à la climatisation • maîtrise de la demande en électricité. Les exigences en ventilation - une meilleure isolation des réseaux de distribution, - un gain énergétique sur les déperditions de ventilation. Ceci se traduit par : - isolation des conduits, - contrôle et gestion des débits, - systèmes de récupération (double-flux), - définition d’une puissance maxi. des ventilateurs. 36

6. Compléments Textes réglementaires (extrait) : Systèmes de référence Art. 22. − Pour les locaux d’habitation : système par extraction d’air, prenant l’air directement à l’extérieur. La somme des modules des entrées d’air d air est égale à 90 % de la valeur du débit maximal résultant des réglementations g d’hygiène. yg Les débits à reprendre sont égaux aux débits minimaux résultant des réglementations d’h iè majorés d’hygiène j é des d coefficients ffi i t d de dépassement (Cd égal à 1,1 et Cfres égal à 1,05). Les bouches d’extraction d extraction situées en cuisine sont à 2 débits et équipées d’un dispositif manuel de gestion du débit. Les autres bouches sont à débit g fixe. Les puissances de référence des ventilateurs sont de 0,25 watt par m3 et par heure de débit d’air.

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6. Compléments T t réglementaires Textes é l t i : Systèmes S tè d référence de éfé Art. 23. − Pour les locaux d’habitation chauffés par effet Joule : système de modulation des débits de ventilation permettant de réduire de 25 % les déperditions énergétiques dues à la ventilation spécifique (…) Pour les autres locaux d’habitation : système de modulation des débits de ventilation ou de récupération de chaleur permettant de réduire de 10 % les déperditions énergétiques dues à la ventilation spécifique .

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6. Compléments Systèmes de référence pour les locaux d’habitation Les réductions sont calculées par rapport à une solution VMC autoréglable et peuvent être obtenues par : - réduction des débits moyens : VMC hygroréglable A ou B - récupération des pertes : VMC double flux avec échangeur

(entrée + extraction = hygrorég.) (entrée = hygrorég.) hygrorég )

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7. Conclusion Le paradoxe de la ventilation

Très faible investissement, très fort impact sur la qualité ressentie

Vers le développement durable de la construction : la ventilation «naturelle» ou le l ffree-cooling li 40