Ventilation mécanique : Mesure et réglage des débits ...©nergie...Lors du réglage d’une...

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Centre Scientifique et Technique de la Construction www.cstc.be

Samuel Caillou Division Climat, Equipements et Performance Energétique CSTC - Centre Scientifique et Technique de la Construction

Ventilation mécanique : Mesure et réglage des débits;

Hygiène, encrassement et entretien


Mesure des débits

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Pourquoi mesurer et régler les débits?

Deux exemples de mesures sur site:

Pourquoi mesurer?

Effectuer le réglage

Vérifier le fonctionnement réel

Repérer une grosse erreur

Débit (m³/h)

Kitchen

Toilet

Bath

room

Washro

om

Sto

rage

Tota

l

Exigence 75 25 50 50 - 200

Exemple 1 60 2 54 10 82 208

Exemple 2 9 3 13 11 4 40

Réglage?!

Trop faibles!

Mauvaise Qualité de l’air!


Grosses erreurs: Exemples typiques

Grosse fuite

Caisson silencieux mal fermé

Raccord non connecté

Toutes les bouches presque fermées

Groupe à un débit trop faible (<<100%)

Locaux sans exigence avec débit élevé

Ex réel: 50 m³/h grenier et 20 m³/h living!

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Toujours mesurer A LA FIN (après toutes les modifications!)

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Pourquoi mesurer et régler les débits?

Pour avoir le bon débit au bon endroit

Qualité d’air santé

Confort

Pour un bon équilibre entre alimentation et évacuation (système D)

Energie – Récupération de chaleur

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Réglage et mesure des débits dans la PEB

D’abord il faut des débits conformes Débit mesuré > ou = débit minimum exigé

Possibilité de réduction du niveau Ew

via facteur m et récupération de chaleur (pour D uniquement)

Rem: mesure aussi exigée dans certains cas Primes CALE (Construire avec l’énergie)

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Système Niveau Ew

B Jusque ~5 points

C Jusque ~5 points

D Jusque ~10 points

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Comment mesurer les débits?

Quelle méthode pour quel résultat?

Bien plus difficile que des mesures avec un mètre ou une balance…

Attention, avec certaines méthodes et dans certaines conditions

Plus de 50% d’erreur!!

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Mesure débits en pratique

Quelle méthode – instrument ?

Fiabilité – erreur de mesure !

Disponibilité

Facilité d’utilisation (sur chantier…)

Prix

Qui est responsable ?

Mesureur (installateur, rapporteur, autre)

• Attention, mesure = tâche délicate…

Fabricant instrument de mesure ?

• Mesureur fait confiance au certificat de calibration du fabricant…

8 00/00/

2006 Titre de la présentation

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Vue d’ensemble des méthodes

1) Au niveau de la bouche 2) En conduit

3) Au niveau de la bouche avec conduit supplémentaire

4) Pression sur un composant installé


Mesure au niveau de la bouche

Anémomètre à hélice

Grand diamètre, 100 mm

Petit ou grand cône

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Petite sonde dans un cône spécifique

Soit petite hélice de 16 mm

Soit fil chaud

Cône spécifique: forme, orifice pour la sonde



Compensation de pression, type FlowFinder ou FlowFinder mk2

Stabilisation du flux grâce à une grille

Compensation de la perte de charge avec un ventilateur intégré à l’appareil

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Compensation de pression, type DIFF

Stabilisation du flux avec un long cône et des diffuseurs

Pas de grille de stabilisation

Idem, compensation de la perte de charge avec un ventilateur intégré à l’appareil


Conditions normales

Bouche classique

Flux symétrique

Bouche suffisamment ouverte

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Conditions spéciales

Bouche particulière

Flux latéral

Secteur propre

Bouche particulièrement fermée

Ou combinaison


En alimentation: attention!

Compensation Anémomètre À hélice

Petite sonde Dans un cône

Avec Grille

Sans Grille

Grand Cône

Petit Cône

Fil chaud

Anémo. À hélice

Conditions normales Conditions spéciales

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En évacuation

Conditions normales Conditions spéciales (bouches très fermées)

Compensation Anémomètre À hélice

Petite sonde Dans un cône

Avec Grille

Sans Grille

Grand Cône

Petit Cône

Fil chaud

Anémo. À hélice


Vue d’ensemble

Evacuation Alimentation

Bouche normalement

ouverte

Bouche très fermée

Bouche classique + ouverte + centré

Instrument non centré

Bouche spéciale

OU fermée

Compensation Avec grille v v v v v

Compensation Sans grille v x v nvt x

Anémomètre hélice Petit cône v ! v nvt x

Anémomètre hélice Grand ône v v v x !

Petite sonde dans un ône x x x x x

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Solution Compensation + grille (FlowFinder)

Bon dans toutes les conditions!

Alimentation ou évacuation

Pour toutes les bouches et conditions

MAIS point clé = grille stabilisatrice

Compensation ne suffit pas

Stabilisation (grille) est nécessaire

Compensation sert à compenser la perte de charge de la grille

Insuffisant (sans grille)


Solution grande hélice avec un cône

Evacuation

Ok, 10-15% d’erreur

Alimentation

Pas de flux asymétrique ou latéral!

Pas de bouches presque fermées!

Grand cône

Appareil bien centré!!

! Placement des bouches

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Non alignement instrument et bouche

Compensation Anémomètre à hélice Avec grand cône

Exemples pour 2 bouches différentes (alimentation, 50 m³/h)

Centre Coin 1 Coin 2


Mesure en conduit

Type de sonde

Sonde thermique

Anémomètre petite hélice (16 mm)

Tube de Pitot

• vitesse > 2.5-3 m/s!

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Mesure en conduit

Mesure idéale

Longueur droite avant: > 40 x diamètre !

Plusieurs points de mesure (cfr EN 12599)


Mesure en conduit

Solution pratique, diamètre <= 160 mm

Longueur droite min: 10 x diamètre

Un seul point de mesure, au centre

Correction “Pipe factor” (profil de vitesses)

• Valeurs courantes: 0.85 à 0.90

• Dépend du Re (vitesse)

• Dépend de la longueur droite

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Mesure en conduit

En général, erreur < 10-15% Mais dépend du choix du “pipe factor”

Mais, plusieurs inconvénients… Conduit doit être accessible

Longueur droite minimum (10 x D) avant

Condition sur la vitesse

• Fil chaud: ok

• Anémomètre à hélice: pas < 1 m/s

• Tube de pitot tube: > 2.5 – 3 m/s

Position, orientation, étanchéité du trou, etc.

Calcul nécessaire (correction “pipe factor”)


Méthode alternative “en conduit”

But

Utiliser la méthode “en conduit” au niveau de la bouche

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Méthode alternative “en conduit”

Conditions

Stabilisation sur une longueur plus courte si réductions

Ex: diamètre 80 mm: longueur min 80 cm nécessaire

Limité à des débits inférieurs à 75-100 m³/h pour limiter la perte de charge

Pipe factor: 0.90

Mais…

Pas très pratique…

Idem “en conduit”: centrage, calculs, etc.

Pas en évacuation!


Pression sur un composant installé

Principe:

Mesure d’une différence de pression

Sur un composant “déprimogène”

Exemples de composants

Bouche

Plenum box + grille

Clapet de mesure (et réglage)

Echangeur de chaleur

(KVR)

(ventilateur)

Etc…

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Pression sur un composant installé

Limitations

Données produits fiables sont nécessaires!!

• Le composant = instrument de mesure!

• Fabricant du composant est aussi impliqué (+ mesureur + fabricant manomètre)

Doit être prévu lors conception/installation

Peut créer une perte de charge supplémentaire

Ce composant doit rester accessible


Recommandations générales

Appareil de mesure centré par rapport à la bouche

Mesure moyenne sur un certain temps

Par ex. 5 à 10 secondes

Attention seulement sur certains appareils

Répéter la mesure plusieurs fois

Si il y a un doute sur le résultat

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Installer des bouches MESURABLES!


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Méthodes de réglage des débits


Objectifs du réglage des débits

Atteindre le bon débit dans chaque local

Le plus près possible du débit de conception

Mais toujours au moins le débit min exigé

Assurer l’équilibre pulsion/évacuation (D)

Tout ça en limitant les pertes de charge et la production de bruit

Bouches le plus ouvertes que possible

Limiter la vitesse du ventilateur

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Méthodes disponibles

Précision

Du

rée

Méthode « intuitive »

Méthode classique

Méthode simplifiée


Méthode « intuitive »

Principe

On règle chaque bouche individuellement pour atteindre le débit de conception

Mais le réglage d’une bouche modifie le débit dans toutes les autres bouches!

Plusieurs passages sont donc nécessaires…

Inconvénients

Non systématique: risque de perte de temps

Aucun feedback pendant le réglage

Aucune garantie de résultat!

A déconseiller

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Méthode classique

Principe

Hypothèse: variation proportionnelle des débits dans les différentes branches

But: mêmes rapports mesuré/conception dans chaque bouche

Réglage de chaque bouche: par itération en comparant les rapports avec la bouche de référence


Méthode classique

Avantage

Très efficace

Même pour un grand nombre de bouches

Inconvénients

Méthode très longue

Nombreux aller-retour entre bouches

…

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Proposition méthode simplifiée

Précision

Du

rée

Nouvelle méthode Méthode

« intuitive »

Méthode classique Méthode simplifiée:

→Réduire la durée du réglage →Sans trop perdre en précision


Méthode simplifiée

Principe

Idem méthode classique: rapports identiques

Particularité: les itérations sont remplacées par des prédictions obtenues par calcul gain de temps!

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Prédiction des valeurs de réglage ?

But

Calculer le débit à atteindre lors du réglage de chaque bouche individuellement (pas d’itérations)

Hypothèses de base

Pendant le réglage, débit total constant

Lors du réglage d’une bouche, la variation de débit est répartie proportionnellement dans les autres bouches

Sur base des rapports mesuré/conception initiaux (bouches ouvertes), on peut calculer le débit à atteindre dans chaque bouche outil de calcul


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Outil de calcul Identification des locaux

Débits de conception

Débits mesurés bouches ouvertes

Ordre de réglage et débits à atteindre

Vérification des débits et réglage du ventilateur

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Illustration

Situation initiales: mesure des débits bouches ouvertes Calcul des rapports mesuré/conception Classement des bouches en fonction de ces rapports

1 5 4 3 2

La bouche n°1 a le rapport le plus petit Cette boucher n°1 doit rester complètement ouverte


Illustration

Réglage de la bouche n°2 pour atteindre le débit calculé (prédiction) Le rapport mesuré/conception est alors identique pour 2 ET pour 1 (non

mesuré)

1 5 4 3 2 1 5 4 3 2

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Illustration

Réglage de la bouche n°3 Le rapport mesuré/conception est alors identique pour 3 ET pour 1

1 5 4 3 2 1 5 4 3 2


Illustration


1 5 4 3 2 1 5 4 3 2

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Illustration


Dernière étape: régler le ventilateur avec une réserve suffisante

1 5 4 3 2 1 5 4 3 2


Limitations et champs d’application

Limitations des hypothèses Hypothèse de proportionnalité: non valable lorsque

les bouches sont fortement fermées

Le débit total n’est pas constant car la perte de charge augmente

Une petite erreur se propage d’étape en étape

Champs d’application Petites installations: max 10 bouches par branche

Réseau correctement dimensionné

• Ecarts limités entre les rapports mesuré/conception extrêmes

• Max -50% / + 50%

Débit au ventilateur le plus proche possible du débit de conception

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Hygiène, encrassement et entretien


Rappel principes de base ventilation

Evacuer les polluants intérieurs

Humidité, CO2 et bio-effluents, VOC, etc.

Alimenter en air neuf/frais

Air extérieur, normalement peu pollué

Points d’attention

Eviter les sources de polluants dans le système lui-même!

Améliorer la qualité de l’air neuf?

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Emplacement prise d’air: exemples

Mauvais exemples…

Prise d’air! Rejet

Aération des eaux usées…


Prise d’air: problèmes très fréquents!

Problèmes d’odeurs!

Odeurs d’égouts: aération des eaux usées…

Odeurs de combustion/fumée: cheminées

Problèmes de qualité de l’air!

Particules de suie (cheminées)

Moisissures et bactéries (mesures projet Optivent)

Débit d’air neuf réel est réduit (Etude BBA aux Pays-Bas)

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Distance prise d’air – autres rejets

Distance suffisante avec les autres rejets

Du même bâtiment

Et des bâtiments voisins!

Types de rejets

Sorties de ventilation

Rejets de hotte, de séchoir, etc.

Evacuations des appareils de combustion

Aération des eaux usées

Etc.


Distance prise d’air: règle simplifiée

Règle générale: prise d’air

2 m plus bas que tous les autres rejets (ventilation, hotte, chauffage, etc.)

Sur une autre paroi si possible

Exemple pratique

Prise d’air dans une façade

Rejets en toiture

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Distance prise d’air: calcul détaillé

Calcul selon NBN EN 13779, annexe A.2.4

Formules pour différents cas typiques

Ex: en toiture, à la même hauteur

Autres cas: voir EN 13779 ou règle simplifiée

450 m³/h min 3.5m…

l m > 0.308 ∗ q (l s )

l = distance en m q = débit en l/s


Distance “prise d’air” – autres rejets

Aussi pour les ouvertures d’alimentation naturelle des systèmes A et C !

Ouvertures d’alimentation naturelles

Bon exemple

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Emplacement prise d’air: autres conseils

Loin de sources de pollution

Animaux, sol,… : min 0.7 – 1 m du sol

Parking, local poubelles, végétation, etc.

Traffic: choix d’une autre façade si possible

Protection contre la pluie

Chapeau de protection

Vitesse d’air max 2 m/s (mais difficile…)


Filtration: pourquoi filtrer avec système D?

Priorité = protection du système

Min classe G4 (classes selon EN 779)

Qualité et étanchéité du filtre: plus important que la classe!

Bonus = améliorer la qualité de l’air neuf

But: filtrer les particules extérieures:

• PM10, PM2.5, pollen, moisissures, etc.

Seulement possible avec systèmes B et D

Pour atteindre cet objectif, l’enveloppe du bâtiment doit aussi être bien étanche à l’air…

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Choix des filtres: protection du système

Attention à l’étanchéité du filtre et caisson de filtre

Eviter les filtres “chaussette”

Choisir une unité bien construite pour éviter les fuites par “by-pass”

Filtre dans le mauvais sens

Mauvais filtre conduits encrassés!


Choix des filtres: améliorer IAQ (Bonus)

Idem: attention à l’étanchéité du filtre!

Classe filtre

Classe F7

Et préfiltration G3 ou G4

Exemples

Caisson supplémentaire F7 après le groupe

Certains groupes sont couçus avec 2 filtres

Préfiltre G3 en conduit

Préfiltre G3 déposé directement sur le filtre dans le groupe

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Prise d’air extérieure = préfiltre?

Treillis grossier

Gros débris: feuilles, etc

Empêche accès petits animaux

Treillis fin?

Plutôt à éviter!

Encrassement très rapide

Perte de charge très élevée (car surface beaucoup plus faible qu’un filtre…)


Encrassement sur chantier

Protéger tous les composants

Pendant le transport ET stockage

Pendant le montage (autres travaux en cours)

Ne pas utiliser le système de ventilation pour sécher le bâtiment

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Entretien (par l’utilisateur)

Filtres

A remplacer min 1 x par an, avant l’hiver

A nettoyer régulièrement

• Tous les 2-3 mois selon les cas

• Aspirer délicatement

Le groupe doit être facilement accessible!

Bouches

Très régulièrement

Facile à faire pas l’utilisateur


Entretien (par l’utilisateur)

Ouvertures d’alimentation naturelle

Assez régulièrement, selon encrassement

Facile à faire pas l’utilisateur

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Entretien

Echangeur Selon prescriptions du fabricant

Généralement dans un bain d’eau

Ventilateurs Selon encrassement

Système C s’encrasse plus vite (pas de filtres)

Conduits et caisson de distribution Tous les 8-10 ans si filtration efficace

Conduits d’évacuation (C et D) s’encrassent plus vite…

Trappe d’accès si + de 10 coudes ou si obstacle

Caisson de distribution accessibles!


Exemples d’encrassement des conduits

Conduits Alimentation Conduits Evacuation

6 ans

9 ans

16 ans

horizontal vertical…

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Entretien des conduits

Principe

Système aspiration + filtration raccordé à 1 bouche

Brosse rotative via une autre bouche

Toutes les autres bouches sont scellées

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