Directives de ventilation pour la conception

L'objectif des lignes directrices (Blomsterberg, 2000) [Réf 6] est de guider les praticiens (principalement les concepteurs HVAC et les gestionnaires de bâtiments, mais aussi les clients et les utilisateurs de bâtiments) sur la manière de mettre au point des systèmes de ventilation performants en appliquant des systèmes conventionnels et innovants. les technologies.Les lignes directrices s'appliquent aux systèmes de ventilation dans les bâtiments résidentiels et commerciaux, et pendant tout le cycle de vie d'un bâtiment, c'est-à-dire la brève, la conception, la construction, la mise en service, l'exploitation, l'entretien et la déconstruction.

Les conditions préalables suivantes sont nécessaires pour une conception basée sur les performances d'un système de ventilation :

• Des spécifications de performances (concernant la qualité de l'air intérieur, le confort thermique, l'efficacité énergétique, etc.) ont été précisées pour le système à concevoir.
• Une perspective de cycle de vie est appliquée.
• Le système de ventilation est considéré comme faisant partie intégrante du bâtiment.

L'objectif est de concevoir un système de ventilation qui réponde aux spécifications de performance spécifiques au projet (voir chapitre 7.1 ), en appliquant des technologies conventionnelles et innovantes.La conception du système de ventilation doit être coordonnée avec le travail de conception de l'architecte, de l'ingénieur en structure, de l'ingénieur électricien et du concepteur du système de chauffage/refroidissement Ceci afin de s'assurer que le bâtiment fini avec le système de chauffage, de refroidissement et de ventilation fonctionne bien.Enfin et surtout, le gestionnaire de l'immeuble doit être consulté sur ses souhaits particuliers.Il sera responsable du fonctionnement du système de ventilation pour de nombreuses années à venir.Le concepteur doit donc déterminer certains facteurs (propriétés) du système de ventilation, conformément aux spécifications de performance.Ces facteurs (propriétés) doivent être choisis de manière à ce que le système global ait le coût de cycle de vie le plus bas pour le niveau de qualité spécifié.Une optimisation économique doit être effectuée en tenant compte :

• Coûts d'investissement
• Coûts d'exploitation (énergie)
• Frais d'entretien (changement des filtres, nettoyage des conduits, nettoyage des bouches d'aération, etc.)

Certains des facteurs (propriétés) couvrent des domaines dans lesquels des exigences de performance devraient être introduites ou rendues plus strictes dans un proche avenir.Ces facteurs sont :

• Concevoir avec une perspective de cycle de vie
• Conception pour une utilisation efficace de l'électricité
• Conception pour de faibles niveaux sonores
• Conception pour l'utilisation du système de gestion de l'énergie du bâtiment
• Conception pour l'exploitation et la maintenance

Concevoir avec un cycle de vie perspective 

Les bâtiments doivent être rendus durables, c'est-à-dire qu'un bâtiment doit, pendant sa durée de vie, avoir un impact aussi faible que possible sur l'environnement.Plusieurs catégories de personnes sont responsables de cela, par exemple les concepteurs, les gestionnaires de bâtiments.Les produits doivent être jugés dans une perspective de cycle de vie, où une attention doit être accordée à tous les impacts sur l'environnement pendant tout le cycle de vie.A un stade précoce, le concepteur, l'acheteur et l'entrepreneur peuvent faire des choix respectueux de l'environnement.Un bâtiment se compose de plusieurs composants différents avec des durées de vie différentes.Dans ce contexte, la maintenabilité et la flexibilité doivent être prises en compte, c'est-à-dire que l'utilisation d'un immeuble de bureaux, par exemple, peut changer plusieurs fois au cours de la durée de vie du bâtiment.Le choix du système de ventilation est généralement fortement influencé par les coûts, c'est-à-dire généralement les coûts d'investissement et non les coûts du cycle de vie.Cela signifie souvent un système de ventilation qui répond juste aux exigences du code du bâtiment aux coûts d'investissement les plus bas.Le coût d'exploitation d'un ventilateur, par exemple, peut représenter 90 % du coût du cycle de vie.Les facteurs importants pertinents pour les perspectives du cycle de vie sont :
Durée de vie.

• Impact environnemental.
• Le système de ventilation change.
• Analyse de coût.

Une méthode simple utilisée pour l'analyse du coût du cycle de vie consiste à calculer la valeur actualisée nette.La méthode combine les coûts d'investissement, d'énergie, de maintenance et d'environnement pendant une partie ou la totalité de la phase d'exploitation du bâtiment.Le coût annuel de l'énergie, de la maintenance et de l'environnement est recalculé comme coût actuel, aujourd'hui (Nilson 2000) [Réf 36].Avec cette procédure, différents systèmes peuvent être comparés.L'impact environnemental dans les coûts est généralement très difficile à déterminer et est donc souvent omis.L'impact environnemental est en partie pris en compte en incluant l'énergie.Souvent, les calculs LCC sont effectués pour optimiser la consommation d'énergie pendant la période de fonctionnement.La majeure partie de la consommation d'énergie du cycle de vie d'un bâtiment se situe pendant cette période, c'est-à-dire le chauffage/refroidissement des locaux, la ventilation, la production d'eau chaude, l'électricité et l'éclairage (Adalberth 1999) [Réf 25].En supposant que la durée de vie d'un bâtiment est de 50 ans, la période d'exploitation peut représenter 80 à 85 % de la consommation totale d'énergie.Les 15 à 20 % restants sont destinés à la fabrication et au transport des matériaux de construction et de construction.

Conception pour une utilisation efficace de électricité pour la ventilation 

L'utilisation de l'électricité d'un système de ventilation est principalement déterminée par les facteurs suivants : • Pertes de charge et conditions de débit d'air dans le système de conduits
• Efficacité du ventilateur
• Technique de contrôle du débit d'air
• Ajustement
Afin d'augmenter l'efficacité de l'utilisation de l'électricité, les mesures suivantes sont intéressantes :

• Optimisez la disposition générale du système de ventilation, par exemple minimisez le nombre de coudes, de diffuseurs, de changements de section, de pièces en T.
• Passez à un ventilateur plus efficace (par exemple, à entraînement direct au lieu d'entraînement par courroie, moteur plus efficace, pales incurvées vers l'arrière au lieu d'être incurvées vers l'avant).
• Diminuer la perte de charge au niveau du raccordement ventilateur – gaines (entrée et sortie ventilateur).
• Réduisez la chute de pression dans le système de conduits, par exemple à travers les coudes, les diffuseurs, les changements de section transversale, les pièces en T.
• Installez une technique plus efficace de contrôle du débit d'air (contrôle de la fréquence ou de l'angle des pales du ventilateur au lieu du contrôle de la tension, du registre ou des aubes directrices).

Bien sûr, l'étanchéité à l'air des conduits, les débits d'air et les durées de fonctionnement sont également importants pour l'utilisation globale de l'électricité pour la ventilation.

Afin de montrer la différence entre un système avec de très faibles pertes de charge et un système avec la pratique courante jusqu'à présent, un "système efficace", SFP (puissance spécifique du ventilateur) = 1 kW/m³/s, a été comparé à un "système normal ”, SFP = entre 5,5 – 13 kW/m³/s (voirTableau 9).Un système très efficace peut avoir une valeur de 0,5 (voir chapitre 6.3.5 ).

Tableau 9 : Pertes de charge calculées et SFP valeurs pour un « système efficace » et un « courant système". 

Conception pour de faibles niveaux sonores 

Un point de départ lors de la conception pour de faibles niveaux sonores est de concevoir pour de faibles niveaux de pression.De cette façon, un ventilateur fonctionnant à basse fréquence de rotation peut être choisi.De faibles pertes de charge peuvent être obtenues par les moyens suivants :

• Faible vitesse de l'air, c'est-à-dire grandes dimensions de conduit
• Minimisez le nombre de composants avec des chutes de pression, par exemple les changements d'orientation ou de taille des conduits, les registres.
• Minimiser la chute de pression sur les composants nécessaires
• Bonnes conditions d'écoulement aux entrées et sorties d'air

Les techniques suivantes de contrôle des débits d'air sont adaptées, en tenant compte du son :

• Contrôle de la fréquence de rotation du moteur
• Modification de l'angle des pales des ventilateurs axiaux
• Le type et le montage du ventilateur sont également importants pour le niveau sonore.

Si le système de ventilation ainsi conçu ne répond pas aux exigences acoustiques, des atténuateurs acoustiques doivent très probablement être inclus dans la conception.N'oubliez pas que le bruit peut entrer par le système de ventilation, par exemple le bruit du vent par les bouches d'aération extérieures.
7.3.4 Conception pour l'utilisation du BMS
Le système de gestion technique du bâtiment (BMS) d'un bâtiment et les routines de suivi des mesures et des alarmes, déterminent les possibilités d'obtenir un bon fonctionnement du système de chauffage/refroidissement et de ventilation.Un fonctionnement optimal du système HVAC exige que les sous-processus puissent être surveillés séparément.C'est aussi souvent la seule approche pour découvrir de petites anomalies dans un système qui, à elles seules, n'augmentent pas suffisamment la consommation d'énergie pour activer une alarme de consommation d'énergie (par des niveaux maximum ou des procédures de suivi).Un exemple est des problèmes avec un moteur de ventilateur, qui n'apparaît pas sur la consommation totale d'énergie électrique pour le fonctionnement d'un bâtiment.

Cela ne signifie pas que chaque système de ventilation doit être surveillé par un BMS.Pour tous les systèmes sauf les plus petits et les plus simples, le BMS doit être envisagé.Pour un système de ventilation très complexe et de grande taille, un BMS est probablement nécessaire.

Le niveau de sophistication d'un BMS doit être en accord avec le niveau de connaissance du personnel opérationnel.La meilleure approche consiste à compiler des spécifications de performances détaillées pour le BMS.

7.3.5 Conception pour le fonctionnement et entretien
Afin de permettre un fonctionnement et une maintenance appropriés, des instructions de fonctionnement et de maintenance appropriées doivent être écrites.Pour que ces instructions soient utiles, certains critères doivent être remplis lors de la conception du système de ventilation :

• Les systèmes techniques et leurs composants doivent être accessibles pour l'entretien, le remplacement, etc. Les locaux des ventilateurs doivent être suffisamment grands et équipés d'un bon éclairage.Les composants individuels (ventilateurs, registres, etc.) du système de ventilation doivent être facilement accessibles.
• Les systèmes doivent être marqués avec des informations sur le fluide dans les tuyaux et les conduits, la direction de l'écoulement, etc. • Le point de test pour les paramètres importants doit être inclus

Les instructions d'exploitation et de maintenance doivent être préparées pendant la phase de conception et finalisées pendant la phase de construction.

Consultez les discussions, les statistiques et les profils des auteurs de cette publication sur : https://www.researchgate.net/publication/313573886
Vers de meilleures performances des systèmes de ventilation mécanique
Auteurs, dont :Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Certains des auteurs de cette publication travaillent également sur ces projets connexes :
Étanchéité des bâtiments
CLIMATISATION PASSIVE : FCT PTDC/ENR/73657/2006