Formation Bâtiment Durable - Bruxelles Environnement · Le rendement du récupérateur augmente...

Bruxelles Environnement

LA VENTILATION HYGIÉNIQUE

François LECLERCQ et Thomas LECLERCQ

MATRIciel sa

Formation Bâtiment Durable :

Rénovation à haute performance énergétique: détails techniques

2

Bilan énergétique

Appartement traditionnel

Appartement passif

(hors renouvelable)

Nécessite une approche

globale

3

Plan de l’exposé

1. Ventilation ?

● Réduire les pertes aérauliques en rénovation

● Spécificité du système C et D

● Centralisé ou décentralisé ?

● Choix du récupérateur

● Isolation des conduits?

● Exemple de rénovation passif

2. Production de chaleur ?

● Quels est l’efficacité énergétique de mon

installation ?

● Comprendre son installation de chauffage

● La production d’eau chaude sanitaire ECS

Réduire les pertes aérauliques en rénovation

4

126

87

64

39 3920

41

41

41

41

11

9

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

cas 1 cas 2 cas 3 cas 4 cas 5 cas 6W/K

Evaluation des pertes

Pertes aérauliques [W/K]

Pertes enveloppe [W/K]

récupérateur de chaleur

+ bonne étanchéité air

=> réduction de 60% des

déperditions par

ventilation et infiltrations

combinées.

les pertes aéraulique

représentent 50% des

pertes globales

Isolation de l’enveloppe Étanchéité Isolation

Pertes aérauliques

› INFILTRATION (non volontaire)

Action : étanchéité à l’air

› VENTILATION

Pertes [W] = 0,34 x Débit x (Tintérieur – Tpulsé)

Action : adapter les débits aux besoins

Action : préchauffer l’air entrant par l’air extrait

5

Réduire les pertes aérauliques en rénovation

– Peu coûteux à l'exploitation et à l’investissement.

– La consommation électrique des ventilateurs est réduite.

– Possibilité de contrôler le débit par une action au niveau

des bouches d’extraction (fonction de l’humidité et/ou de

la présence).

– Récupération de chaleur

– En hiver, la pulsion ne cause donc pas d’inconfort de

coulée froide car l’air neuf a été préchauffé.

– Transmission des bruits extérieurs réduite.

– L’air entrant dans le local, à la température de l’air

extérieur, est une source d’inconfort en hiver.

– Pour supprimer cette coulée d’air froid, les habitants ont

souvent tendance à fermer manuellement les grilles de

façade avec pour conséquence une dégradation de

l’environnement intérieur.

– Les ouvertures en façades constituent des faiblesses

acoustiques particulièrement nuisibles en milieu bruyant.

– Il n’y a pas de récupération de chaleur possible sur l’air

extrait.

– Ce système est plus coûteux à l'investissement.

– La consommation électriques des ventilateurs est élevée

mais reste négligeable par rapport à la réduction des

pertes thermiques par ventilation.

– Le bloc ventilation/récupération de chaleur et les

gainages représentent un encombrement important

dans l’immeuble. Des faux plafonds sont souvent

nécessaires dans les appartements.

– Un entretien régulier indispensable.

– Bruit de groupe dans l’appartement doit être maitrisé

– Nécessite une bonne étanchéité à l’air du logement pour

être réellement intéressant 6

Système C – système D

+

-

Système C Système D

Système D en rénovation ?

7

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

00,511,522,533,544,55

W/K

n50(h-1)

Evaluation des pertes aérauliques selon le niveau d'étanchéité et le système de ventilation retenu

Ventilation système C

Ventilation système D

Syst. C => peu de gains après n50=3/h

15 W/K

32 W/K

8

Système C – système C+

Faible concentration polluant

=>

débit faible

Forte concentration polluant

=>

débit élevé

Avantage du Système C+

• Régulation du débit selon l’humidité et/ou la présence

• Une économie de 50% sur les pertes par ventilation est possible

Système C +

9

Principes du système C+

Régulation du débit d’extraction selon l’occupation

• Salle de bain, buanderie : détection d’humidité

• Toilettes: détection d’humidité

• Cuisine : détection d’humidité + mouvement

Système C +

10

Limite du système C+

On régule le débit d’air sur base de l’occupation des pièces humides.

La nuit, le débit d’air est minimal de sorte que la qualité de l’air

n’est pas nécessairement garantie dans les chambres

Système C +

11

Système C +

12

Système C +

13

Système C +

14

Système C +

15

Calcul des pertes par ventilation dans la PEB

m sec Facteur de

réduction

récupérateur

de chaleur

Facteur

d’occupation

Facteur de

réduction

Système C 1,17 1 1 1,17

Système C+ 1,17 1 0,4 0,47

Système D 1,5 0,28 1 0,42

0,34 x débit x facteur de réduction x (18-Text) x temps = MJ

EXERCICE

Système C +

16

Mise en œuvre dans un immeuble à appartement

CENTRALISE DECENTRALISE

Système D

● Pertes de charges

● Puissance aéraulique

● SFP et rendement de ventilation

● importance de la variation de vitesse

17

Rappel théorique

EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE

18

Efficacité énergétique

Pertes de charge

Le ventilateur fournit de l'énergie pour mettre l'air en vitesse dans le conduit et

vaincre les pertes par frottement dans celui-ci.

Le frottement de l'air dans le réseau de ventilation est représenté par la notion de

perte de charge qui caractérise la résistance du réseau de ventilation au

passage de l’air

Lorsque le débit d’air dans le réseau double

les pertes de charges sont multipliés par 4

Notions théoriques : Pertes de charge

x 2

x 4

19

Efficacité énergétique Notions théoriques : Pertes de charge

Source: Lindab

20

Efficacité énergétique Notions théoriques : Pertes de charge

Source: Lindab

21

Efficacité énergétique Quel schéma est le plus intéressant ?

50 m³/h 50 m³/h 50 m³/h

50 m³/h 50 m³/h 50 m³/h

50 m³/h 50 m³/h 50 m³/h

50 m³/h 50 m³/h 50 m³/h

Efficacité énergétique Notions théoriques : Puissance absorbée par un groupe de ventilation

22

Pertes de charge

Point de

fonctionnement Puissance aéraulique

du ventilateur

Courbe du ventilateur pour une

vitesse donnée

Paéraulique = q x p

q = débit volumique en m³/s

p = perte de charge totale du

système en Pa

Pabsorbée = Paéraulique /

= rendement global du système de

ventilation fonction du rendement du

moteur, du ventilateur, de la

transmission et du variateur de vitesse

23

Pabsorbée = (q x p) /

Pulsion Pertes de charge Puissance absorbée Rendement du

moteur

Consommation électrique

par m³ air déplacé

Groupe 450 m³/h 248 Pa 113W 73,3% 0,28 Wh/m³

Groupe 600 m³/h 190 Pa 89 W 66,6% 0,22 Wh/m³

Exemple pour une débit d’air pulsé (400 m³/h)

q = débit volumique en m³/s

p = perte de charge totale du système en Pa

= rendement global du système de ventilation

Diminuer la consommation

● Augmenter le rendement

moteur à courant continu plutôt qu’à courant alternatif

● Diminuer les pertes des charges

limiter la vitesse dans le réseau et dans le groupe de ventilation


-22 %

Rappel théorique

SFP : SPECIFIC FAN POWER

24

LECTURE FICHE TECHNIQUE

EXERCICE

25

31 W 70 W 15 W

Lorsque le débit d’air dans le réseau est divisé par 2

La consommation est divisé par 4 à 5


P aéraulique = q x (pint + pext)

La puissance aéraulique est la puissance nécessaire au déplacement de

l’air au travers du groupe de ventilation et du réseau de ventilation

26

Efficacité énergétique

Pertes de charge internes Pertes de charge externes

Exercice

Lire une fiche technique groupe individuel

27

EXERCICE

28

Système D

Groupe de ventilation centralisé

Groupes de ventilation décentralisés

Avantages

• Chacun récupère sa propre

chaleur

• Chacun paie sa propre

consommation électrique

• Chacun gère l’entretien de son

système

• L’efficacité énergétique d’un système de

ventilation avec des unités séparées est meilleure

Inconvénients

• Entretien difficile surtout en locatif

• Encombrement

• Bruit des ventilateurs

Avantages

• Plus facile à mettre en œuvre

• Entretien facilité en locatif

• Gains de place et de bruit dans

les appartements

Inconvénients

• Chaque appartement n’est pas indépendant au

niveau de sa consommation

• La température de l’air repris est la moyenne des

températures de l’air repris au niveau des

appartements

• La régulation n’est pas aussi souple

• Les charges sont réparties forfaitairement. Cela

n’encourage pas une attitude responsable

• Pas nécessairement moins cher si l’on prend en

compte les organes de sectionnement

29

Groupe de ventilation centralisé

Groupes de ventilations décentralisés

Sytème D

30

Régulation du débit d’air par appartement avec groupe de ventilation centralisé

Si un clapet se ferme, le

ventilateur diminue sa vitesse

pour conserver la pression

constante dans le réseau et ainsi

maintenir le débit constant dans

les autres appartements

Centralisé ou décentralisé Impact énergétique de la centralisation

31

Pression du réseau constante

Pression du réseau constante

Centralisé ou décentralisé Impact énergétique de la centralisation

32

Impact énergétique de la centralisation

Régulation

Scenario de régulation

Puissance absorbée Consommation

électrique Durée d’utilisation

annuelle

Régime de

fonctionnement

Centralisé

- débit constant 100% de 8760h 100% du débit nominal 48 W + 52 W 876 kWh/an

Centralisé

- débit régulé

10% 100% 48 W + 52 W 88

50% 66% 28 W + 26 W 237

30% 33% 10 W + 10 W 53

10% 0% 0 W 0

378 kWh/an

Décentralisé

- débit régulé

10% 100% 36 W + 34 W 61

50% 66% 13 W + 12 W 109

30% 33% 4 W + 4 W 21

10% 0% 0 W 0

191 kWh/an

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

système D décentralisé - débit régulé

système D centralisé - débit régulé

système D centralisé - débit non régulé

système C décentralisé - débit régulé

Ventilateurs Chauffage

33

Consommation annuelle en énergie primaire (kWh/m²)

Appartements passifs!


BNE

11

kWh/m²

BNE

10

kWh/m²

BNE

15

kWh/m²

BNE

31

kWh/m²

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

système D décentralisé - débit régulé

système D centralisé - débit régulé

système D centralisé - débit non régulé

système C décentralisé - débit régulé

Ventilateurs Chauffage

34

Consommation annuelle en énergie primaire (kWh/m²)

Appartements passifs!


BNE

11

kWh/m²

BNE

10

kWh/m²

BNE

15

kWh/m²

BNE

31

kWh/m²

35

Choix du récupérateur ?

Echangeur rotatif par accumulation Echangeur à plaques

Récupération de l’humidité ?

36

Avantages

• Simple et fiable ;

• Peu de maintenance nécessaire ;

• Très faible risque de contamination de l'air frais

en cas de bonne conception.

Inconvénients

• Danger de givre par température extérieure

basse et par dépassement du point de rosée.

Il faut être attentif à la régulation si on souhaite

tenir compte du récupérateur pour

dimensionner les chaudières et les radiateurs ;

• L'échangeur présente une perte de charge

relativement importante, surtout à de grands

débits.

Avantages

• Le matériau accumulateur imprégné d'un produit

hygroscopique permet les échanges tant de chaleur

sensible que d'humidité ;

• Perte de charge relativement faible

• Pas d'évacuation de condensats ;

• Encrassement et givrage limité du fait de l'inversion

régulière du sens des flux d'air

Inconvénients

• Contamination de l'air neuf ;

• Nécessité de l'entretien du système d'entraînement.

Choix du récupérateur ?

Echangeur rotatif par accumulation Echangeur à plaques

Récupération de l’humidité ?

37

Le rendement d’un échangeur à plaques est fonction de :

• la vitesse de l’air dans le récupérateur de chaleur. Le rendement du récupérateur augmente lorsque le débit et la vitesse de l’air diminue et que l’échange est plus long ;

• l’humidité relative de l’air (intérieur et extérieur). Comme une part importante de l’énergie transmise provient de la condensation de la vapeur d'eau de l'air vicié, plus l’air

intérieur est humide plus le rendement est élevé ;

• la différence de température intérieure et extérieure ;

• pertes du ventilateur et du moteur, qui transformées en chaleur, réchauffent l’air entrant ;

• l’encrassement du ventilateur. Le rendement diminue lorsque le récupérateur est encrassé. Les poussières forment une couche isolante

Rendement d’un récupérateur

de chaleur selon l’humidité

relative de l’air intérieur (HRi)

et le débit nominal

Choix du récupérateur ? Rendement de 95 %

38

Isolation des conduits?

38 W

39 W

18 W

30 W

32 W

15 W

= 85%

5.3° 8.5°

5.5° 8.3° 7.9°

17.86°

5.7° 20.°

5.9° 8.3° 8.2°

17.91°

6.1° 20.°

= 85%

68 W =

66 W =

24W =

- 5 W

- 9 W

4,63W /K

4,48 W/K

1,65 W/K

5.3°

7.5°

20°

17.8 °

6.1°

8.2°

20°

17.9 °

Base

Appartement au rez

Gain pour l’appartement rez

0,34 x 250 m³/h x (17.9-17.8) = 9W

Text 5,3°

Tint 20°

250 m³/h°

250 m³/h°

Isolation 25 mm

Isolation 25 mm

Isolation 100 mm

39


38 W

39 W

18 W

30 W

32 W

15 W

= 85%

5.3° 8.5°

5.5° 8.3° 7.9°

17.86°

5.7° 20.°

5.9° 8.3° 8.2°

17.91°

6.1° 20.°

= 85%

68 W =

66 W =

24W =

- 5 W

- 9 W

4,63 W /K

4,48 W/K

1,65 W/K

Text 5,3°

Tint 20°

250 m³/h°

250 m³/h°

16 W

17 W

8 W

13 W

14 W

7 W

= 85%

5.3° 7.9°

5.4° 7.8° 7.5°

17.82°

5.5° 20.°

5.5° 7.8° 7.6°

17.84°

5.6° 20.°

= 85%

29 W =

29 W =

11 W =

- 2 W

- 4 W

1,96 W /K

1,96 W/K

0,76W/K

Text 5,3°

Tint 20°

250 m³/h°

250 m³/h°

40


38 W

39 W

18 W

30 W

32 W

15 W

= 85%

5.3° 8.5°

5.5° 8.3° 7.9°

17.86°

5.7° 20.°

5.9° 8.3° 8.2°

17.91°

6.1° 20.°

= 85%

68 W =

66 W =

24W =

- 5 W

- 9 W

4,63 W /K

4,48 W/K

1,65 W/K

Isolation 25 mm

Text 5,3°

Tint 20°

250 m³/h°

250 m³/h°

16 W

17 W

8 W

13 W

14 W

7 W

= 85%

5.3° 7.9°

5.4° 7.8° 7.5°

17.82°

5.5° 20.°

5.5° 7.8° 7.6°

17.84°

5.6° 20.°

= 85%

29 W =

29 W =

11 W =

- 2 W

- 4 W

1,96 W /K

1,96 W/K

0,76W/K

Isolation 100 mm

Text 5,3°

Tint 20°

250 m³/h°

250 m³/h°

Pour 60 m² de façade opaque cela représente une perte supplémentaire 0,045 W/m².K

Soit 26 cm d’isolant au lieu de 20 cm (3,6 m³ d’isolant supplémentaire)

A titre de comparaison renforcer l’isolation de la conduite représente 0,3 m³ d’isolant

2,67 W/K

41

Exemple de rénovation passive

Maison unifamiliale en centre urbain

42



43



44



45



46

Exemple de rénovation basse-énergie


47

Outils, sites internet, etc… intéressants :

● Guide bâtiment durable, Bruxelles Environnement - IBGE,

2013 : www.bruxellesenvironnement.be

● Bruxelles Environnement – IBGE :

www.bruxellesenvironnement.be

● Energie + : www.energieplus-lesite.be

● CSTC : www.cstc.be

http://www.energieplus-lesite.be/



48

● Arrêté du Gouvernement de Bruxelles-Capitale du 3 juin

2010 relatif aux exigences applicables aux systèmes de

chauffage pour le bâtiment lors de leur installation et pendant

leur période d'exploitation

● Arrêté du Gouvernement de la Région de Bruxelles-Capitale

du 19 janvier 2012 modifiant l’arrêté du Gouvernement de la

Région de Bruxelles-Capitale du 3 juin 2010 relatif aux

exigences PEB applicables aux systèmes de chauffage pour

le bâtiment lors de leur installation et pendant leur

exploitation

● NBN D50-001 (1991) : ‘Dispositifs de ventilation dans les

bâtiments d’habitation’

● NBN EN 13779 (2007): ‘Ventilation dans les bâtiments non

résidentiels. Exigences de performances pour les systèmes

de ventilation et de climatisation’

Textes légaux :

49

http://guidebatimentdurable.bruxellesenvironnement.be

● G_WEL05 Assurer le confort respiratoire au sein du bâtiment durable

● G_ENE02 Concevoir un système de ventilation énergétiquement

efficace

● G_ENE04 Diminuer les pertes par infiltration

Références Guide bâtiments durables :

http://guidebatimentdurable.bruxellesenvironnement.be/

http://guidebatimentdurable.bruxellesenvironnement.be/

50

Contact

François LECLERCQ

MATRIciel sa – Projectbeheerder

Place de l’Université, 21 – 1348 Louvain-la-Neuve

: 010/24.15.70

E-mail: [email protected]

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