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Auteur : les anciens

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20/03/09, par Julien

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Domaine d’application

Cette norme s’applique bien à la conception de systèmes de ventilation, de conditionnement d’air et de climatisation des locaux d’un bâtiment tertiaire, exclus les bâtiments à ventilation naturelle.
Les immeubles de bureaux et de services, les bâtiments destinés à l’enseignement ou ayant une autre destination spécifique doivent désormais respecter l’annexe C3 de la réglementation PEB qui se base essentiellement sur la NBN ISO « ventilation dans les bâtiments non-résidentiels ». Cette norme doit donc désormais être considérée comme un complément d’information à l’annexe C3.

Sommaire de la norme

INTRODUCTION

1 Domaine d’application
2 Références normatives
3 Termes et définitions
4 Symboles et unités
5 Accord sur les critères de conception
5.1 Généralités
5.2 Principes
5.3 Caractéristiques générales du bâtiment
5.4 Données relatives à la structure
5.5 Description géométrique
5.6 Utilisation des pièces
5.7 Exigences pour les pièces
5.8 Exigences relatives aux systèmes
5.9 Spécifications générales pour le système de commande et de suivi
5.10 Spécifications générales pour la maintenance et la sécurité de fonctionnement
5.11 Phase du projet : Du lancement à l’exploitation
6 Classification
6.1 Spécification des types d’air
6.2 Classification de l’air
6.3 Tâche du système et type de systèmes de base
6.4 Condition de pression dans la pièce
6.5 Puissance spécifique du ventilateur
6.6 Récupération de chaleur
7 Environnement intérieur
7.1 Généralités
7.2 Zone d’occupation
7.3 Environnement thermodynamique
7.4 Qualité d’air intérieur
7.5 Humidité de l’air intérieur
7.6 Environnement acoustique

ANNEXE A (informative) Lignes directrices de bonne pratique
ANNEXE B (informative) Aspects économiques
ANNEXE C (informative) Liste de vérification pour la conception et l’utilisation de systèmes avec une faible consommation d’énergie
ANNEXE D (informative) Calcul de l’efficacité énergétique des ventilateurs et des caissons de traitement d’air – Calcul et vérification de la SFP, SFPE et SFPV
ANNEXE E (informative) Efficacité de ventilation et de diffusion de l’air
BIBLIOGRAPHIE

Concentration de polluants dans l’air neuf

La qualité de l’air extérieur influence la conception d’un système de ventilation, de conditionnement d’air ou de climatisation. La norme donne à titre indicatif des exemples de niveaux de concentration de polluants dans l’air neuf :

Type de zones externes Concentrations
CO2 [ppm] CO [mg/m³]  

NO2 [µg/m³]

 

SO2 [µg/m³] Total PM* [mg/m³] PM10** [µg/m³
Milieu rural 350 < 1 5 à 35 < 5 < 0,1 < 20
Milieu faiblement urbanisé 375 1 à 3 15 à 40 5 à 15 0,1 à 0,3 10 à 30
Milieu fortement urbanisé 400 2 à 6 30 à 80 10 à 50 0,2 à 1 20 à 50

Total PM*: total des particules présentes dans l’air (tous diamètres confondus).

PM10**: particules ayant un diamètre aérodynamique jusqu’à 10 µm.

Classification par le niveau de CO2

La concentration en CO2 est un bon indicateur du niveau d’activité humaine. Voici les différentes qualités d’air que l’on peut rencontrer dans des zones activité humaine :

Qualité de l’air

Niveau de CO2 au dessus de l’air extérieur dans les locaux en ppm

Plage type

Valeur par défaut

INT 1 Excellente qualité
< 400
350
INT 2 Qualité moyenne
400-600
500
INT 3 Qualité modérée
600-1000
800
INT 4 Qualité basse
>1000
1200

Classification indirecte par taux d’air neuf par personne

Cette méthode est pratique pour le dimensionnement rapide des taux d’air neuf dans les espaces. Voici les valeurs par rapport à la qualité d’air :

Qualité de l’air

Débit d’air neuf par personne [l/s.pers]
Zone non-fumeurs Zone fumeurs
Plage type Valeur par défaut Plage type

 

Valeur par défaut

 

INT 1

Excellente qualité

> 15 20 > 30 40
INT 2

Qualité moyenne

10-15 12,5 20-30 25
INT 3

Qualité modérée

6-10 8 12-20 16
INT 4

Qualité basse

< 6 5 < 12 10

Type de régulation de la qualité de l’air

Suivant la qualité de l’air, les systèmes de ventilation, de conditionnement d’air et de climatisation doivent être régulés. Sur cette base, une classification des systèmes est établie en fonction de leur aptitude à être régulé. On distingue différents types de régulation :

Type

Description
Sans régulation Le système fonctionne constamment.
Régulation manuelle Le système fonctionne par commutation manuelle.
Régulation temporelle Le système fonctionne sur minuterie ou assimilé.
Régulation par l’occupation Le système fonctionne par détection de présence.
Régulation sur demande (nombre de personnes) Le système fonctionne suivant le nombre de personne dans la zone.
Régulation sur demande (détecteurs de gaz) Le système mesure directement les paramètres intérieurs par détecteur CO2, COV, …

Type de régulation des conditions thermodynamiques

Dans le local, la température et l’humidité doivent être régulées afin de répondre aux conditions de confort.
Elles peuvent être régulées par l’association d’éléments de chauffage, de refroidissement, d’humidification et/ou de déshumidification. Si ces éléments agissent directement sur la ventilation, on parle de système « tout air ». Par contre, si la ventilation est associée à des éléments indépendants (tels que radiateur, plafond froid, …) on parle de systèmes mixtes.

Condition de pression dans le ou les locaux

La norme donne des valeurs de pression dans les locaux afin de maîtriser le sens du flux par une différence entre les débits de pulsion et d’extraction. Dans certaines zones (comme dans les zones à risque de contamination contrôlé des hôpitaux par exemple) il est nécessaire que certains locaux soient inclus dans une cascade de pressions différentielles positives ou négatives selon le cas afin de s’assurer que la contamination ou les polluants soient confinés au bon endroit.

Description (situation sans vent et sans effet de tirage)

Condition de pression en débits

PC1 : Dépression

1,15 qfourni < qrepris

PC2 : Légère dépression

1,05 qfourni < qrepris < 1,15 qfourni

PC3 : Uniforme

0,95 qfourni < qrepris < 1,05 qfourni

PC4 : Légère surpression

0,85 qfourni < qrepris < 0,95 qfourni

PC5 : Surpression

qrepris < 0,85 qfourni

Puissance spécifique des ventilateurs

La puissance spécifique du ventilateur SFP dépend de la perte de charge, de l’efficacité du système et de la conception du moteur et du système d’entraînement.

Classe

Puissance électrique par m3/s transporté

SFP1 … < 500 W par m³/s
SFP2 500  < … < 750 W par m³/s
SFP3 750  < … < 1250 W par m³/s
SFP4 1250 < … < 2000 W par m³/s
SFP5 2000< …  W par m³/s

La norme recommande des ordres de grandeur de puissances spécifiques énergétiquement intéressantes suivant le système installé :

Ventilateur Application Puissance spécifique des ventilateurs
Valeur par défaut
d’air fourni

système de climatisation

SPF

système de ventilation sans récupérateur de chaleur

SPF3
d’air repris

système de climatisation et système de ventilation avec récupération de chaleur

SPF3

système de ventilation sans récupérateur de chaleur

SPF2

Zone d’occupation

Les critères de confort doivent être respectés dans la zone d’occupation. Cette zone d’occupation définit le volume de base qui servira de base de dimensionnement.

Distance des parois par rapport à la zone d’occupation

Valeur en [m]

Plage type

Valeur par défaut

A : sol 0 à 0,2 0,05
B : hauteur utile 1,3 à 2 1,8
C : devant les fenêtres et les portes extérieures 0,5 à 1,5 1
D : tient compte des techniques spéciales 0,5 à 1,5 1
E : mur extérieur 0,15 à 0,75 0,5
F : mur intérieur 0,15 à 0,75 0,5
G : devant les portes intérieures

Environnement thermique

Température

Les valeurs qui sont données dans la norme sont des ordres de grandeur sur base d’hypothèses prises avec des valeurs assimilées à une activité sédentaire (habillement, métabolisme type bureau). Il est vivement conseillé aux concepteurs de projet d’étudier au cas par cas les conditions d’occupation des locaux, le type d’activité intra muros, …

Paramètres

 Situation Plage type Valeur par défaut
Température de fonctionnement [°C] période hivernale avec chauffage 19-24 21
Période estivale avec refroidissement 23-26 26
Vitesse de l’air [m/s] Température d’air locale = 20°C 0,1 à 0,16 < 0,13
Température d’air locale = 21°C 0,1 à 0,17 < 0,14
Température d’air locale = 22°C 0,11 à 0,18 < 0,15
Température d’air locale = 24°C 0,13 à 0,21 < 0,17
Température d’air locale = 26°C 0,15 à 0,25 < 0,20

Débit d’air

Les valeurs qui sont données dans la norme sont des ordres de grandeur sur base d’hypothèses tenant compte de l’occupation humaine, l’autorisation ou pas de fumer et des sources de polluants autres que celles liées à l’activité humaine (détergent, désinfectant, polluant dans les matériaux, …). Il est vivement conseillé aux concepteurs de projet d’étudier au cas par cas les conditions d’occupation des locaux, le type d’activité intra muros, …
Pour déterminer les paramètres de qualité de l’air, la norme précise les surfaces par défaut nécessaires par personne en fonction de l’activité; c’est une autre façon de travailler par rapport à la méthode du taux d’air neuf par personne:

Type de local

Surface au sol par personne [m2/pers]

Bureau paysagé 12
Petit bureau 10
Salle de réunion 3
Grand magasin 4
Salle de classe 2,5
Salle d’hôpital 10
Chambre d’hôtel 10
Restaurant 1,5

Ces valeurs permettent d’évaluer par le calcul les débits d’air fournis et repris.

Humidité de l’air

La norme définis certains critères de conception (en tenant compte des aspects énergétiques, des conditions climatiques hiver/été, des risques de condensation et des options sur la manière de réguler l’humidité de l’air intérieur) :

  • humidité absolue, valeur minimale en hiver et/ou valeur maximale en été ;
  • humidité relative, nécessaire pour la définition des valeurs minimales et/ou maximales ;
  • risques de condensation et dommages dus à l’humidité dans les structures et les systèmes (prise en compte des températures de surfaces et/ou des conditions de pression) ;
  • régulation de l’humidité de l’air intérieur.

Acoustique

Le tableau ci-dessous définit les pressions acoustiques admissibles que le système de ventilation ou de climatisation peut transmettre aux locaux.

    Type de bâtiment Type de local  

Niveau de pression acoustique en dB(A)

Plage type
Valeur par défaut
Résidentiel salle de séjour 25-40 32
chambre 20-35 26
Établissements dédiés aux enfants
écoles maternelles, crèches 30-45 40
Lieux publics auditoriums 30-35 33
bibliothèques 28-35 30
cinémas 30-35 33
tribunaux 30-40 35
musées 28-35 30
Lieux commerciaux magasins de détail 35-50 40
grands magasins 40-50 45
supermarchés 40-50 45
grandes salles d’ordinateurs 40-60 50
petites salles d’ordinateurs 40-50 45
Hôpitaux couloirs 35-45 40
salles d’opération 30-48 40
salles de consultation 25-35 30
chambre de nuit 20-35 30
chambre de jour 25-40 30
Hôtels accueil 35-45 40
salles de réception 35-45 40
chambres (pendant la nuit) 25-35 30
chambres (pendant le jour) 30-40 35
Bureaux petits bureaux 30-40 35
salles de conférence 30-40 35
bureaux paysagés 35-45 40
bureaux compartimentés (cabines) 35-45 40
Restauration cafétéria 35-50 40
restaurants 35-50 45
cuisines 40-60 55
Écoles salles de classe 30-40 35
couloirs 35-50 40
gymnases 35-45 40
salle des professeurs 30-40 35
Sport stades couverts 35-50 45
piscines 40-50 45
Général toilettes 40-50 45
vestiaires 40-50 45

Apports de chaleur interne

Ils sont dus à l’activité humaine et au dégagement calorifique des équipements prévus dans le local (éclairage, bureautiques, monitoring, …).
Le tableau ci-dessous donne des valeurs de chaleur humaine en fonction de l’activité pour une température de 24°C.

Activité

Chaleur totale [W/pers]

Chaleur sensible [W/pers]

Se reposant

80

55
Assis

100

70
Sédentaire (bureau, école, …)

125

75
Debout, activité légère

170

85
Debout, activité moyenne

210

105
Marche à la vitesse de 5 km/h 360 120

En ce qui concerne les dégagements calorifiques des équipements, la norme précise qu’il est nécessaire de les choisir avec une efficacité énergétique valable (2,5 W/m².100 lux pour un luminaire en éclairage direct par exemple).

Emplacement des prises d’air et des évents

Prise d’air

La norme définit certaines dispositions à respecter pour les prises d’air extérieures :

  • Le placement préférentiel de la prise d’air est face aux vents dominants.
  • Le dimensionnement de la prise d’air non protégée s’effectue sur base d’une vitesse d’air maximum de 2 m/s.
  • Les principales distances à respecter par rapport à la prise d’air sont reprises dans le tableau suivant :
Exigences ISO en [m]
Distance au sol. 1,5 x l’épaisseur de neige maximum
Distance min des sources polluantes (point de ramassage d’ordure, parking de plus de 3 voitures, … 8

Rejets d’air

La norme européenne ISO  définit certaines dispositions à respecter pour les rejets d’air vers l’extérieur.
Si une bouche de rejet d’air est disposée sur un mur, elle doit respecter les prescriptions suivantes :

  • Les rejets d’air doivent se trouver à plus de 8 m d’un immeuble voisin.
  • Les rejets d’air doivent se trouver à plus de 2 m d’une prise d’air neuf située sur le même mur et de préférence au-dessus de celle-ci.
  • Le débit d’air par bouche ne peut dépasser 0,5  m3/s et la vitesse de l’air au droit de la bouche doit dépasser 5 m/s.

Distance entre prise et rejet d’air

Si une de ces conditions n’est pas respectée, les rejets d’air doivent être installés en toiture.

Choix des filtres à air

Le choix et le dimensionnement des filtres sont fonction :

  • du temps de fonctionnement;
  • de la qualité de l’air à filtrer;
  • de la qualité de l’air extérieur.

Le tableau ci-dessous reprend la classe des filtres suivant les critères de choix précédents :

Qualité de l’air intérieur

Qualité de l’air neuf

air pur

poussière

Concentration très élevée

Élevée
F9
F7+F9
F5+GF*+F9
Moyenne
F8
F6+F8
F5+GF*+F9
Modérée
F7
F5+F7
F5+F7
Basse
F6
F5+F6
F5+F6
*GF : filtre à gaz.

Sans rentrer dans les détails, la chaîne de filtration se compose principalement d’un préfiltre destiné à protéger l’installation de préparation de l’air (batterie, ventilateur, …) et d’un filtre finisseur permettant, lui, de respecter la classe de filtration de la zone à ventiler. Idéalement, la norme propose de choisir pour le préfiltre la classe F7 et pour le filtre finisseur la classe F9.

Récupération de chaleur

Suivant le degré de pollution de l’air repris, la norme conseille de mettre en place une récupération de la chaleur extraite. Voici un tableau synthétisant le type de récupération possible si énergétiquement (dans le cas de grands débits et de longues périodes de fonctionnement) et économiquement cela peut se justifier :

Niveau de pollution de l’air repris

Type de récupération

Faible (bureau, couloir escalier, classes, …)
Recyclage de l’air repris.

Modéré (magasins, vestiaire, … )

Échangeur air/air à plaque.

Élevé (WC, laboratoire, fumoirs, …)

Échangeur air/air à plaque (étanchéité renforcée).

Très élevé (Cuisine, locaux à déchets, …)

Échangeur à eau glycolée.

Recyclage et transfert d’air repris

Niveau de pollution de l’air repris

Recyclage de l’air repris

Utilisation de l’air transféré

Faible (bureau, couloir escalier, classes, …) OUI OUI
Modéré (magasins, vestiaire, … )

NON

OUI*

Elevé (WC, laboratoire, fumoirs, …)

NON

NON

Très élevé (Cuisine, locaux à déchets, …)

NON

NON

(*) vers des locaux de moindre classe de qualité de l’air (WC, garage, …)

Étanchéité du système

Un niveau d’étanchéité du système correct permet de réduire les pertes énergétiques. De manière générale, on estime que le niveau de fuite du système ne doit pas dépasser 2% du débit d’air total de l’installation envisagée.

Étanchéité du bâtiment

Système de ventilation

Type de bâtiment

Taux de renouvellement [h-1]

Double flux (système D)

haut (>3 étages)

< 1 pour pression entre deux façades de 50 Pa.

bas

< 2 pour pression entre deux façades de 50 Pa.

Ventilation régulée à la demande

D’expérience, on peut réduire énormément la consommation énergétique en adaptant la ventilation aux besoins réels.
La ventilation peut être commandée de manière simple selon un marche/arrêt :

  • par interrupteur manuel;
  • par combinaison avec un interrupteur d’éclairage ;
  • par une horloge;
  • par un contact de fenêtre.

Suivant une demande variable des besoins dans les pièces d’occupations, les débits de ventilation peuvent être adaptés par :

  • détecteurs de mouvement;
  • compteurs;
  • détecteurs de CO2;
  • détecteurs de gaz mélangés (COV);
  • détecteur infrarouge.

Faible consommation d’énergie

La puissance spécifique d’un ventilateur est fonction de la perte de charge, de l’efficacité du ventilateur et de la conception du moteur (transmission par courroie, accouplement direct…).
Afin de réduire au maximum les consommations d’énergie et les équilibres de pression d’un système de ventilation, les pertes de charge doivent être les plus faibles possible :
Sans rentrer dans les détails, la norme recommande de ne pas dépasser les pertes de charge suivantes pour les composants d’un caisson de traitement d’air:

Composant

Pertes de charge totales du système [Pa]
basse

normale

forte

Réseau de conduits d’air fourni

200 300 600
Réseau de conduits d’air rejeté 100 200 300
Serpentin de chauffage 40 80 100
Serpentin de rafraîchissement 100 140 200
Appareil de récupérateur de chaleur H3* 100 150 250
Appareil de récupérateur de chaleur H2-H1* 200 300 400
Humidificateur 50 100 150
Laveur d’air 100 200 300
Filtre à air F5-F7 par section** 100 150 250
Filtre à air F8-F9 par section** 150 250 400
Filtre à air de particules à haute efficacité 400 500 700
Filtres à gaz 150 150 250
Silencieux 30 50 80
Dispositif terminal 30 50 100
Bouche de soufflage et d’extraction 20 50 70