Sommaire
© Architecture et climat 2023.
- Air neuf
- Air rejeté
- Prise d’air extérieur
- Bouches de pulsion
- Reprise d’air via grille de transfert
- Réseau de gainage
- Bouches d’extraction
- Silencieux
- Ventilateur
- Récupérateur de chaleur
- Filtres
Principe
La ventilation “double flux” (système D, pour la norme NBN D50-001) consiste à organiser :
- la pulsion mécanique d’air neuf, filtré, dans les locaux,
- l’extraction mécanique d’air vicié des locaux.
On peut pulser l’air neuf dans les locaux dits “propres” (bureaux, séjour, …) et extraire l’air dans les locaux “humides” ou “viciés” (sanitaires, cuisines).
En général, la ventilation double flux est centralisée ce qui permet de n’avoir qu’un seul groupe de pulsion/extraction pour le bâtiment ou partie de bâtiment. Toutefois, chaque local peut aussi disposer d’une pulsion et d’une extraction propres, on parle alors de ventilation double flux décentralisée. Des systèmes existent même depuis peu qui permettent de pulser et d’extraire l’air au niveau d’une pièce grâce à un seul appareil à insérer au niveau du châssis ou dans le mur.
Les locaux produisant des odeurs ou ayant des exigences sanitaires sont généralement maintenus en dépression de telle sorte que l’air vicié ne s’en échappe pas !
La pulsion se distribue via un réseau de conduites verticales et horizontales dans les faux plafonds. Les conduits verticaux d’évacuation d’air sont semblables aux conduits des systèmes “simple flux” et peuvent être disposés parallèlement aux conduits verticaux d’amenée d’air.
Les bouches d’amenée d’air sont de type murale (par exemple, dans les retombés des faux plafonds), ou de type plafonnier s’il existe des faux plafonds dans le local. Chaque bouche, avec généralement un plénum de détente, est raccordée au circuit de soufflage par un conduit en tête duquel est installé un registre de réglage des débits.
Grille murale et diffuseur plafonnier.
Plusieurs compléments peuvent apparaître :
- une récupération de chaleur par échange entre l’air extrait et l’air neuf
- un traitement en température et en humidité, pour assurer un confort optimal
- un recyclage partiel de l’air, dans le cas où l’air de ventilation assure également le chauffage des locaux, le refroidissement, …
Mais on entre alors dans des techniques propres au conditionnement d’air, dont la ventilation n’est qu’un des objectifs …
Exemples
Pulsion et extraction dans chaque local
© Architecture et climat 2023.
- Air neuf
- Air rejeté
Pulsion dans le local et extraction sanitaire
- Une gaine de pulsion est prévue dans le faux plafond des couloirs.
- Des extractions complémentaires peuvent être disposées dans les couloirs si le débit recommandé des sanitaires est inférieur à celui des bureaux.
- Les locaux de bureaux sont maintenus à l’équilibre pulsion-extraction. Souvent, un léger excédent est donné à la pulsion pour maintenir les locaux en surpression et empêcher ainsi tout courant d’air par infiltration.
- Pour un hôtel ou un hôpital, chaque chambre avec sanitaire est autonome au niveau de sa ventilation (pulsion dans la chambre et extraction dans chaque sanitaire).
- La pulsion se fera dans une salle de sports et l’extraction dans les vestiaires… afin que l’odeur des baskets y reste confinée !
Avantages
- C’est le système le plus “maîtrisable”. Quelles que soient les conditions climatiques extérieures (vent, température), il est possible de :
- capter l’air extérieur à un endroit “sain”,
- filtrer cet air,
- contrôler les débits de pulsion et d’extraction, indépendamment des influences externes,
- mettre à volonté certains locaux en surpression ou en dépression.
- Il permet de prétraiter l’air pour l’amener dans des conditions de température proches de celles des locaux, ce qui évite tout inconfort.
- De plus, il permet la récupération de la chaleur (et éventuellement du froid en été) contenu dans l’air extrait pour préchauffer l’air neuf pulsé.
- L’organisation d’un recyclage de l’air est possible si les conditions d’hygiène le permettent et que les conduits de pulsion et d’extraction sont proches l’un de l’autre.
- Si les conduites de distribution sont bien étudiées, les problèmes de transmission de bruit venant de l’extérieur sont limités (absence d’ouverture directe en façade).
Inconvénients
- C’est un système coûteux à l’investissement en euros et en place ! Les conduits de soufflage doivent généralement trouver place dans des faux-plafonds et les gaines techniques verticales.
- La pulsion de l’air dans les locaux peut engendrer du bruit, notamment au niveau des bouches de diffusion. Il faudra y être attentif dans le cahier des charges.
- C’est un système très “maitrisable”, mais au préalable il faut pouvoir l’équilibrer correctement et pouvoir réguler les débits afin de s’assurer les renouvellements d’air requis.
- En outre, il est nécessaire de contrôler et limiter les entrées d’air parasites : infiltrations et ventilation. Il faudra donc veiller à ce que l’étanchéité à l’air du bâtiment soit suffisamment performante et à ce qu’il n’y ai pas d’ouvertures de fenêtres intempestives, ce qui n’est plaît pas toujours aux usagers…
Régulation
Il est plus qu’utile d’adapter le fonctionnement de la ventilation la nuit et le week-end. Arrêt ? Allure réduite ? Un contrôle du ventilateur par horloge peut être envisagé. Si le bâtiment est à taux d’occupation très variable, le fonctionnement du ventilateur devrait être asservi à la détection d’une sonde COV ou CO2, c’est à dire aux besoins réels d’air neuf ! On parle de ventilation “à la demande”.
Préchauffage de l’air neuf
Dans la configuration “ventilation pure”, un préchauffage de l’air neuf en hiver (au moyen d’une batterie à eau chaude ou d’une batterie électrique) est presque indispensable pour rapprocher la température de l’air soufflé de la température ambiante et éviter toute sensation de courant d’air. En été, l’air neuf soufflé ne doit pas être traité et est introduit à la température extérieure.
Dans ce cas, la ventilation et chauffage du local sont dissociés et régulés tout à fait distinctement. Ceci est logique puisque le débit d’air neuf hygiénique est souvent beaucoup plus faible que le débit nécessaire pour transporter de la chaleur et du froid. Pour assurer simultanément la ventilation et le chauffage (ou le refroidissement), il faut donc surdimensionner les équipements nécessaires au transport de l’air et un recyclage partiel de l’air doit dès lors être organisé.
Cette différence de débit s’amenuise lorsque le bâtiment est très bien isolé. Dans ce cas on peut combiner chauffage et ventilation, soit avec des batteries terminales au niveau des bouches de pulsion, soit en traitant l’air de façon centralisée.
| Exemple.
Prenons un bureau au sein d’un immeuble. La largeur de façade du bureau est de 4 m , pour une hauteur de 3 m. La profondeur du local est de 5 m. Le bureau est entouré (au-dessus, en dessous et sur les côtés d’autres bureaux. La façade est composée de vitrages sur une hauteur de 2 m et de maçonnerie pour le mètre restant. La température intérieure de consigne est de 20°C. Le débit d’air neuf recommandé est de 2,9 m³/h.m², soit pour ce bureau de 60 m³, 58 m³/h ou un renouvellement d’air de 1 vol/h. En imaginant que la température de l’air pulsé soit au maximum de 35°C, la puissance calorifique maximum transportée par l’air de ventilation est de : 0,34 [W/(m³/h).K] x 58 [m³/h] x (35 [°C] – 20 [°C]) = 296 [W]
On voit que pour un bâtiment non isolé, il faut multiplier le débit d’air hygiénique par 5 si on veut combiner chauffage et ventilation. Une majoration de moins de 50 % est seulement nécessaire pour des bâtiments bien isolés. |
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Récupération de chaleur
L’ air neuf de ventilation, après avoir été porté à la température de confort à l’intérieur du bâtiment, est rejeté à l’extérieur alors qu’il possède un niveau énergétique supérieur à l’air extérieur que l’on introduit. Au contraire de la ventilation simple flux, une récupération de chaleur via un récupérateur à chaleur est possible avec la ventilation double flux grâce au croisement du flux entrant avec le flux sortant : l’air extérieure pulsé est réchauffé par l’air intérieur extrait. On peut ainsi arriver à une récupération de 50 .. 90 % du budget de chauffage de l’air de ventilation.
La ventilation double flux décentralisée
En générale, la ventilation double flux est centralisé sur l’entièreté ou une partie du bâtiment. Mais il est également possible de décentralisé la ventilation au niveau d’un local ou d’un groupe de pièce restreintes (une chambre d’hôpital et sa salle de bain, par exemple). Il n’y a donc pas de transfert d’air depuis des locaux où il y a pulsion vers des locaux d’extraction.
La ventilation double flux décentralisée peut se réaliser soit grâce à un groupe de ventilation “classique propre” à la pièce soit grâce à un ou plusieurs groupe de ventilation “miniaturisé” disposé dans le mur ou au dessus d’une fenêtre comme une grille de ventilation naturelle. Ce dernier système joue donc un rôle de grille de ventilation complexe comprenant un système de pulsion et d’extraction ainsi qu’un récupérateur de chaleur et une variation des débits sur 5 niveaux. Il n’y a donc plus aucun conduit.
Avantages
- La récupération de chaleur reste possible.
- La décentralisation du système permet de réduire l’encombrement dû au conduits. Les conduits peuvent être réduits en taille (diamètre) puisque directement adaptés au débit d’une seule pièce et en longueur si les prises et rejets d’air se font directement à la sortie du local. La limitation des conduits permet aussi une installation plus aisée et une diminution de la taille des faux-plafonds et gaines. Moins de conduits c’est également moins d’entretien !
- L’équilibrage des débits se fait uniquement en fonction de la pièce, il n’y a pas besoin de calibration.
- La gestion des débits se fait également directement en fonction des conditions de la pièce (CO2, COV, humidité, …) sans avoir d’impact sur toute la régulation du réseau et des débits voulus dans les autres pièces.
- Le système de double flux décentralisé au niveau de la fenêtre ou du mur de façade permet aussi de réduire la place prise par le groupe de ventilation.
Inconvénients
- L’encombrement des conduits est réduit mais il y a autant de groupes de ventilation que de pièces. L’investissement est donc plus important et cela en fait un système énergétiquement moins performant qu’un système double flux centralisé idéal.
- Pour les systèmes “miniaturisés”, plus la taille et les débits demandés de la pièce augmente, plus le nombre de module à installer sera important (au dessus des fenêtres ou dans le mur de façade). Dans le cas d’un système au-dessus de fenêtres, il faut en plus réduire d’environ 15 cm la hauteur du châssis pour placer le système et s’assurer de la bonne étanchéité à l’air de la pièce. Ce système interrompt la continuité châssis-isolation !
- Les bruits restent importants à haut régime.
Perspectives et bonnes pratiques pour la ventilation double flux
La ventilation double flux continue d’évoluer grâce aux avancées technologiques et à des exigences réglementaires toujours plus strictes en matière de qualité de l’air intérieur et d’efficacité énergétique. Aujourd’hui, les systèmes intègrent de plus en plus de fonctionnalités intelligentes, comme des capteurs de CO₂ ou d’humidité, permettant une gestion automatique et optimisée en fonction des besoins réels des occupants. De plus, l’utilisation de récupérateurs de chaleur de haute performance réduit significativement les pertes thermiques et améliore le confort thermique. Cependant, une maintenance régulière, comprenant le nettoyage des filtres et l’inspection des conduits, est essentielle pour garantir des performances optimales et éviter les problèmes liés à la qualité de l’air ou à la consommation d’énergie. En tenant compte de ces aspects, la ventilation double flux s’impose comme une solution durable et efficace, parfaitement adaptée aux bâtiments modernes répondant aux exigences environnementales et énergétiques actuelles.
Auteur : les anciens
Notes :
[…] système de ventilation double flux, c’est-à-dire équipé d’une pulsion et d’une extraction […]
[…] Ventilation mécanique […]