Installation de Climatisation-VMC & Chauffage(2)

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I NST ALLATI ON DE VENTILAT I ON ET D E CLIMATISATION H. RABHI

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INSTALLATION DEVENTILATION ET DE

CLIMATISATION

H. RABHI

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Nocivité• Défin it ion :

La toxicité est la mesure de la capacité d’une substance à

provoquer des effets néfastes et mauvais pour la santé ou

la survie chez toute forme de vie (Homme, Plante, etc.),

qu’il  s’agisse  de la vitalité de l’entité  ou d’une  de ses

parties.

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Ventilation naturelle & mécanique (1/7)

• Changer l’air :

Les maisons traditionnelles avec leur patio, leur fontaine,leurs murs épais et fenêtres, s’adaptent  parfaitement auxgrandes chaleurs et ne nécessitaient ni Climatisation niVentilation,

 Aujourd’hui, avec un environnement pollué et bruyant et deslogements modernes souvent transformés en boîtescalfeutrées et isolées,

Le renouvellement de l’air  ne peut plus s’effectuer  de façonnaturelle par les portes et les fenêtres. Seules la ventilationet la climatisation permettent de vivre confortablement dansces nouveaux types de logement.

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Ventilation naturelle & mécanique (2/7)

• Aérer:

Le renouvellement d’air   est indispensable pour éliminer l’air  confiné ou vicié, les fumées et les odeurs et évacuer les vapeursd’eau produites par la respiration de:

Occupants, Utilisation de l’eau chaude, La cuisson des aliments,

Il est donc nécessaire de maintenir l’air  ambiant dans un état depureté suffisante,

 Aujourd’hui,  ce n’est  plus un problème! Les appareils sont làpour: Chauffer, Rafraîchir l’atmosphère,  Purifier l’air .

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Ventilation naturelle & mécanique (3/7)Un bâtiment peut se comporter comme une cheminée

d’extraction  et assurer sa propre ventilation verticale parsimple tirage thermique,

Les cheminées solaires: se servent de la puissance solairepour renforcer l’ascendance thermique de l’air  

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Ventilation naturelle & mécanique (4/7)

• Les capteurs à vent fixes: qui s’élèvent  en frimer demanches à air au-dessus des toits, pour recueillir plussûrement les vents dominants, sont en excellent moyensde pourvoir en air neuf un bâtiment dans les climats

chauds. Ils sont fixée vers 6 ou 12 m au dessus du sol.• Ils peuvent assurer une ventilation ascendante. Cet air

canalisé vers le bas va créer à travers le bâtiment uncourant qui dépendra de la vitesse du vent dominant et de

la répartition des pressions.

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Ventilation naturelle & mécanique (5/7)

• Les ouvertures basses en plancher, permettant l’entrée de l’air  plus frais du sol et forment un complément naturelaux ouvertures sous auvent:

 À l’Italienne 

 À lames

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Ventilation naturelle & mécanique (6/7)

• Ventilation Mécanique Centralisée « V.M.C »:

la ventilation mécanique apporte sa contribution à laventilation naturelle. Il y a 2 conceptions de ventilationmécanique:

1. L’aération par des appareils indépendants comme dansle système A.I.R (Aération Individuelle Renouvelée).Chaque pièce peut être équipée d’u  aérateurspécialement adapté à la nature du local: Cuisine, SDB,

Toilettes. Ces aérateurs peuvent être dotés d’une temporisation permettant la mise en marche simultanéede l’éclairage et de l’aérateur .

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Ventilation naturelle & mécanique (7/7)

2. La ventilation mécanique centralisée VMC: est unsystème de ventilation centralisé qui assurer lerenouvellement d’air  nécessaire sans gaspillage d’énergie.Ce système consiste à prendre:

L’air   frais par des entrées d’air   auto-réglables placés dans lespièces principales, Évacuer l’air  vicié dans les SDB, WC, Cuisines

 Au Maroc, il est utilisé surtout dans l’habitat  collectif. LaVMC est obligatoire pour les IGH et dans les ERP (Salles

de cinéma, Salles de conférence….),En dehors des conditions d’hygiène, l’utilisation de la VMCest surtout nécessaire pour une question de sécurité liée àl’incendie ou à des fuites de gaz

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Système VMC Simple flux auto-réglable

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Système VMC Hygroréglable

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Système VMC double flux

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Mesures pour protection de l’atmosphère(1/3)

• Cas général :

Lors de la conception, l’accès  au réseau et à sescomposants doit être prévu conformément à la NF EN12097, notamment à partir de trappes de visitecorrectement sélectionnées et positionnées,L’accès  au ventilateur, à l’extérieur,  aux éventuelséchangeurs ou filtres doit être prévu. Il doit être sécurisé,facile d’accès,  éclairé et laisser un espace suffisant au

passage, mais aussi aux opérations de démontage,d’entretien et de remplacement

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Mesures pour protection de l’atmosphère(2/3)

• Cas du résidentiel collectif :

1. Conduit collectif vertical: une trappe de visite accessibledoit être aménagée au pied de chaque partie du conduit

collectif vertical,2. Réseau horizontal: les extracteurs, té-souches, purges

éventuelles d‘eau  et organe de réglage doivent êtreaccessibles depuis les parties communes de

l’immeuble.

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Mesures pour protection de l’atmosphère (3/3)• Le problème de la ventilation de la cuisine:

C’est  un exemple classique des difficultés pouvant être rencontréesen matière de ventilation. La propagation des odeurs de cuisine àtravers les diverses pièces des appartements est un fait désagréable.

Pour éviter la migration des buées culinaires à travers l’appartement, 

certaines conditions essentielles sont à observer: L’atmosphère  de la cuisine de la cuisine doit être en dépression  par

rapport au local immédiatement contigu,

La T° de la cuisine doit être inférieure à celle de toutes les autres pièces,

Choisir un emplacement pour la cuisine correspondant à une façade en

dépression, compte tenu de la direction des vents dominants et del’exposition solaire,

La ventilation des cuisines domestiques repose sur l’utilisation  et larégulation des phénomènes naturels, sur l’aménagement rationnel deshottes et prises d’air   et sur l’installation  d’une  VM soigneusementcalculée, judicieusement réalisée et complétant la ventilation naturelle.

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CLIMATISATISATION (1/3)

 Aujourd’hui,  la climatisation apporte un confort trèsappréciable. Elle présente le grand avantage de traiter unlocal toute l’année et dans son ensemble,

L’avantage des climatiseurs est:

Rafraîchir ou chauffer un local,

Renouveler l’air, 

Filtrer en arrêtant les poussières en suspension,

Réguler le taux d’humidité,  Ventiler pour que la T° soit homogène en tout point de la

pièce en évitant toute accumulation d’air   chaud auplafond et les courants d’air  au sol.

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CLIMATISATISATION (2/3)

On a le choix entre 2 grands types de climatiseurs:

1. Les mobiles ou portables,

2. Fixes.

Les portables répondent à des besoins ponctuels,s’installent très rapidement et peuvent être déplacés d’une pièce à l’autre selon les besoins,

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Monobloc encastrable:Pb: ne sont pas très esthétique et

nécessitent de caser un mur pour les placer

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CLIMATISATISATION (3/3)Roof-Top: Appareils monoblocs qui se placent sur une

terrasse et raccordés par une gaine aux locaux àclimatiser. Ils sont très pratiques pour climatiser une sériede bureaux. Ils sont aussi plus économiques et moinschers que les multisplits,

Mais leur inconvénient c’est le bruit. 

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Ventilo-convecteur

Placé en général en faux plafond. Ils sont associés à des PAC air-eau qui produisent de l’eau  glacée en été et de l’eau  chaude enhiver. Utilisés dans l’Hôtellerie,  IGH, Salles de spectacles,Laboratoires, Salles blanches, etc.

 Avantage: silencieux et auto-réglable.

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Calcul des apports thermiques pour lerenouvellement d’air (1/8) 

Les apports thermiques sont de 3 ordres:

1.  Apports par transmission,

2.  Apports par rayonnement solaire,

3.  Apports internes.La méthode proposée utilise une feuille de calcul (page 5)dont nous expliquons ci-dessous le cheminement:

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Calcul des apports thermiques pour lerenouvellement d’air (2/8)

1.  Apports par transmission:Ceux-ci seront calculés suivant la manière habituelle àl’aide  des chiffres des colonnes III-IV-V, le produit seraporté dans la colonne VI.

2. Apports par rayonnement solaire:Ils seront calculés à l’aide des chiffres des colonnes III-VII-VIII, le produit sera porté dans la colonne IX.3. Apports internes:

Ils seront calculés en remplissant les cases du bas de lafiche de calcul.Les calculs 1 & 2 ci-dessus étant supposés connus, nousne traitons ici que du problème du rayonnement solaire.

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Calcul des apports thermiques pour lerenouvellement d’air (3/8)

• Apports dus à la chaleur provenant du rayonnementsolaire sur les murs sont:

I(mur): Rayonnement solaire absorbé sur la surface dumur en kcal/m².h

o Il dépend de l’orientation du mur et de l’heure pour laquelle lecalcul a été effectué et également de la latitude sous laquelle lelocal se trouve,

o L’heure  d’apport  solaire maximal est déterminée à l’aide  desfigures d’orientation et du tableau n°2,

o La valeur de I(mur): est donnée dans les tableaux n°3 de la page 3,dans la colonne « m », en fonction de:

La latitude,L’orientation du mur,L’heure.

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Calcul des apports thermiques pour lerenouvellement d’air (4/8)

• Apports dus à la chaleur provenant du rayonnementsolaire sur les murs:

 A: coefficient d’absorption  de la paroi recevant lerayonnement. Il dépend de la couleur et de la naturedu mur ou du vitrage selon le tableau n°1,S:  facteur du rayonnement indiquant la part de

chaleur absorbée par la surface et transmise à traversle mur du local, S=0,05k avec k: coefficient de

transmission,R  (mur): quantité de chaleur traversant le mur. Elle

est donnée par:

R (mur) = I(mur) x A x S

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Calcul des apports thermiques pour lerenouvellement d’air (5/8)

• Apports dus à la chaleur provenant du rayonnementsolaire sur les vitrages:

oI(vit): intensité du rayonnement solaire en kcal/m².h.elle est définie de la même manière que I(mur) et estdonnée par le même tableau dans la colonne « v »,suivant l’orientation et le tableau n°2,

o A: coefficient d’absorption du vitrage (tableau n°1),

og: facteur de réduction (tableau 1). Il est fonction dumode de protection de la fenêtre contre lerayonnement solaire,

oR (vit): quantité de chaleur traversant le vitrage:

R(vit) = I(vit) x A x g

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Calcul des apports thermiques pour lerenouvellement d’air (6/8)

Fenêtres protégées par Couleur g

Stores extérieurs en toile Écru 0,28

Stores extérieurs en toile Alumin. 0,22

Stores intérieurs entièrement

baissés

 Alumin. 0,45

Stores intérieurs à moitiébaissés

Blanc ou crème 0,63

Persiennes entièrementbaissées à l’intérieur desfenêtres

 Alumin. 0,58

Persiennes entièrementbaissées à l’extérieur  desfenêtres

 Alumin. 0,22

Tableau n°1:

Facteur de réduction « g » pour fenêtres protégées

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Calcul des apports thermiques pour lerenouvellement d’air (7/8)

Couleur et nature de la surface A

Surfaces très claires: Pierre blanche – surface blanche, claire ou crème-

ciment très clair…. 0,4

Surfaces foncées:

Fibrociment-bois non peint-pierre brune-brique rouge-ciment foncé-staff rouge, vert ou gris 0,7

Surfaces très foncées: Toitures en ardoises foncées-carton bitume très

sombre0,9

Verre (fenêtres ou lanterneaux): Vitrage simple 1,0

Vitrage double 0,9

Vitrage triple 0,8

Tableau n°1:Coefficient d’absorption « A » pour murs, toits et fenêtres

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Calcul des apports thermiques pour lerenouvellement d’air (8/8)

• Remarques:

I. Les vitrages, comme les murs, transmettent une certainequantité de chaleur vers l’extérieur   par rayonnement etconvection. Les tableaux I(vit) et I(mur), tiennent compte de

ce phénomène. C’est  la raison pour laquelle les vitragesI(vit) sont inférieures à celles de I(mur),

II. Lorsqu’un ensemble de locaux a différentes orientations:

les puissances à installer par local seront valables pour l’heure où la charge thermique est maximale,

La puissance totale installée sera la somme des puissancespartielles à la même pour tous les locaux,

Le calcul sera fait pour : 9 h, 12 h, 16 h. La somme retenue serala plus grande des trois

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Méthodologie de dimensionnement del’installation de climatisation (1/5) 

• Quelques unités:

 1 Kilocalorie = 4,185 Kj = 1,163 Wh

 1 Kcal/h = 1,163 W, 1 KW= 860 Kcal/h

 coefficient de transmission thermique K= en Kcal/h/m²/°C

 1 Kcal/h = -1 fg/h (frigorie par heure)

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Méthodologie de dimensionnement del’installation de climatisation (2/5)

• Température:Les températures limites de confort se situent entre 18°C et26°C pour des humidités relatives variant entre 35% et 80%,Indépendamment des conditions propres à l’individu 

(Métabolisme, Activité, Habillement), il est reconnu que lesparamètres suivants interviennent dans le confort:Conditions thermiques: Températures de l’air,  Sources de

rayonnement (Radiateurs, soleil), Températures des surfacesenvironnantes, Perméabilité thermique dynamique du sol),

Qualité de l’air : Vitesse relative de l’air  par rapport au sujet, Humidité

relative de l’air, Pureté de l’air, Polluants et Concentration en ions), Acoustique: Niveau de bruit, Nuisance acoustique, Temps de

réverbération càd durée d’écho, Optique: Eclairage naturel et artificiel, Couleurs et volumes intérieurs, Autres influences: Degré d’occupation des locaux,

Le critère fondamental de confort est donc la satisfaction des usagers.

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Méthodologie de dimensionnement del’installation de climatisation (3/5)

• Etablissement des bilans thermiques:

Paramètres:

Les critères de confort à l’intérieur   d’un  volume étantprécisés, il nous faut apprécier les paramètres climatiqueset thermiques qui vont agir sur le confort,

Les paramètres essentiels au calcul thermique sont:

Les températures sèche et humide extérieures, de base(donnée par le tableau des conditions climatiques de baseau Maroc, établi par l’AICVF juin 1971): te ,

La température intérieure à contrôler: ti ,

Le degré hygrométrique (humidité relative): HR %.

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Méthodologie de dimensionnement del’installation de climatisation (4/5)

• Etablissement des bilans thermiques:

Les coefficients thermiques (K) de transmission de toutesles parois sont donnés par la formule:

K= 1/RT Avec RT= 1/(hi+he+Ʃ ei/λi)K: Kacl/h/m²/°CFaçade traditionnelle: Verticale: 1/hi+1/he = 0,11+0,06= 0,17 Horizontale: 1/hi+1/he=0,17+0,05=0,22

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Coefficient de transmission superficiel

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Méthodologie de dimensionnement del’installation de climatisation (5/5)

• Etablissement des bilans thermiques: Le rayonnement solaire,Les apports de chaleur dus aux personnes et à l’éclairage, La ventilation et l’apport d’air  neuf,

 A titre indicatif, les valeurs suivantes peuvent être prises valables enpremière approximation: K mur =1,2 à 1,8 Kcal/h/m²/°C K simple vitrage = 5,60 K double vitrage = 2,90 K triple vitrage = 2,00

K toiture = 1,20 Eclairage = 25 à 30 W/m² au sol Chaleur sensible = 62 Kcal/h/personne (Adulte à 24°C) Chaleur latente = 52 Kcal/h/personnes (Adulte à 24°C) Ensoleillement = 340 Kcal/h/m² de vitrage vertical.

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Bilan calorifique des locaux (1/4)

• Bilan calorifique:Les déperditions du bâtiment sont composées par lespertes thermiques dans:

Les murs,

La toiture,Les fenêtres,

La ventilation d’une part.

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Bilan calorifique des locaux (2/4)

• Pertes thermiques dans les parois:

La déperdition de chaleur totale au travers de l’ensemble des parois (murs et toiture) du bâtiment est donnée par:

Qp=Ʃ Sp.Kip. (Ti-Te)

 Avec:

Si: surface de l’élément de paroi i,

Kip: coefficient de transfert de chaleur des parois du type i,

Ti: température intérieure,

Te: Température extérieure.

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Bilan calorifique des locaux (3/4)

• Pertes thermiques par les vitrages:

Qv=Ʃ S j.K j. (Ti-Te)

 Avec:

 S j: surface de l’élément de vitrage j,

 K j: coefficient de transfert de chaleur des parois vitréesdu type j.

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Bilan calorifique des locaux (4/4)• Pertes thermiques par ventilation:

Qven=ϱc. TR. 0,8V.(Ti-Te)

Où:

ϱc= 0,33 (Wh/m3K): coefficient pour la chaleur spécifique,TR [1/h]: le taux de renouvellement d’air, 

0,8V [m3]: volume d’air  approximatif (V: volume du bâtiment),

Ou:

Chauffage air= Dair  x 0,29 x (Ti-Te)

Dair : débit d’air  neuf minima et recommandé suivant l’application (m3/h)= 25 m3/h dans le cas d’un bureau commun.

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 Agents thermiques sources de chaleur(1/5)

• Bilan frigorifique:Les apports de chaleur peuvent être estimés comme suit:

1. Ensoleillement à travers les vitrages: EoxSvoxF

 Avec:Eo: Ensoleillement selon les orientations [Kcal/h.m²] donné par letableau 15,

F : coefficient de masque qui arrête le soleil variant de 0,6 et 1,0suivant l’ombrage des ouvertures,

Vitrage claire=0,55 (blanc, crème)Vitrage couleur sombre=1,0 (bleu foncé, rouge foncé, brunfoncé),

Vitrage couleur moyenne=0,78 (vert clair, bleu clair, grise clair),

Svo: Surface vitrée en m² par type d’orientation.

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 Agents thermiques sources de chaleur(2/5)

2. Transmission à travers les vitres = Sv x Kv x ΔT Avec:Sv: Surface totale vitrée,Kv: Coefficient thermique du vitrage,

ΔT: Ecart de température Extérieur/Intérieure

3. Transmission et Ensoleillement à travers les parois opaques(Murs, Plancher, Plafond):Gains par transmission à travers les murs: SMo x KM x ΔTe Avec:SMo: Surface paroi opaque en m² par type d’orientation, KM: Coef. Thermique du paroi opaque,ΔTe: Température équivalente donnée par le tableau 19.

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 Agents thermiques sources de chaleur(3/5)

4. Gains intérieurs: ces gains de chaleur « gratuite »proviennent de la chaleur métabolique des habitants et de lachaleur provenant des appareils, éclairage, etc.

 Personnes : nombre de personnes x 62 [Kcal/h],

 Eclairage : Ssol x Pel x 0,86 x Cd d’où:

Pel : puissance électrique consommée par les appareils (luminaires) [w/m²],

0,86 : facteur de conversion en Kcal/h,

Cd: Coef. de dégagement de chaleur due à l’éclairage = 0,80.

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 Agents thermiques sources de chaleur(4/5)

5. Chaleur latente: vapeur d’eau dégagée par occupant = Nbre d’occupant  x facteur de l’activité  dégagée parl’occupant 

Facteur: Voir T. 48

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 Agents thermiques sources de chaleur(5/5)

6. Air neuf:

Chaleur sensible : Dair x0,29x ΔT

Chaleur latente : Dair x0,71x ΔGD’où:

ΔT : ( Te-Ti),

ΔG : teneur d’humidité [g/kg] d’air extérieur = 5 g/kg 

et relativement constante et ne dépend que de lazone climatique,

Dair : débit d’air extérieur en m3/h par personne (voir T. 45) 

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