Phase avant-projet : intégration des réseaux et équipements techniques dans les bâtiments

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1 Phas avant-projt : intégration ds résaux t équipmnts tchniqus dans ls C documnt contint ds rnsignmnts rlatifs aux bsoins n résaux t équipmnts tchniqus ds immubls d buraux modrns : vntilation/climatisation, résistanc au fu, résau élctriqu, tc. Il abord ls qustions rlativs aux dimnsions t à l'ncombrmnt ds résaux t équipmnts tchniqus t illustr plusiurs systèms structuraux modrns prmttant d ls intégrr à la structur. Il mt nfin l'accnt sur l'importanc d bin étudir l'intrfac ntr cs dux domains. Contnu 1. Introduction 2 2. Bsoins t impératifs n matièr d résaux t équipmnts tchniqus 3 3. Typs d systèms d climatisation Dimnsions t ncombrmnt ds résaux t équipmnts tchniqus L importanc d'un étud coordonné Possibilités structurlls systèms d planchrs Référncs 43 Pag 1

2 1. Introduction Au cours ds drnièrs décnnis, l bsoin n résaux t équipmnts tchniqus dans ls immubls d buraux s st considérablmnt accru, conséqunc dirct d l'évolution ds d mods d travail t d vi. L apparition d nouvlls dmands t d nouvlls xigncs tlls qu la climatisation, l rafraîchissmnt d confort, l contrôl d la tmpératur t l rnouvllmnt d l air, ainsi qu d nouvaux concpts dans l domain ds tchnologis d l information élctroniqu t d la communication, ont mis l accnt sur la nécssité d adoptr ds méthods rationnlls d installation t d distribution d cs résaux t équipmnts tchniqus. Ls résaux t équipmnts tchniqus doivnt circulr aussi bin vrticalmnt, ntr étags, qu horizontalmnt, afin d dssrvir cs drnirs. Ls immubls d buraux conçus, soit n spacs ouvrts, soit n spacs cloisonnés, sont globalmnt agncés d manièr similair n trms d distribution ds résaux t équipmnts tchniqus. Prnons l cas d un étag isolé t d un noyau cntral comprnant l systèm d contrôl t d distribution d l air ds piècs, ls armoirs élctriqus, ls toiltts, ds scalirs, ds vois d accès, ds ascnsurs, ds colonns vrticals d résaux tchniqus (colonns montants) t ds équipmnts d sécurité. L noyau fait offic d point cntral pour la distribution ds résaux t équipmnts tchniqus à travrs l étag. L spac alloué aux résaux t aux systèms dvrait êtr organisé d manièr à minimisr lur ncombrmnt t à maximisr lur facilité d accès. Un attntion tout particulièr dvrait égalmnt êtr porté à la possibilité propagation ds incndis par l biais ds gains mpruntés par cs résaux t équipmnts tchniqus pour passr d un étag à l autr. L intrfac ntr l ingéniri ds structurs t cll ds résaux st crucial pour l intégration d cs drnirs dans ls immubls d buraux modrns. C documnt s intérss tout particulièrmnt aux prspctivs d lur intégration à la structur. Il présnt ls bsoins, ls systèms d bas, aussi bin pour ls structurs qu pour ls résaux. Il détaill ls possibilités d intégration corrct ds systèms t montr ds xmpls d pratiqus actulls t futurs n matièr d intégration ds résaux t équipmnts tchniqus. Pag 2

3 2. Bsoins t impératifs n matièr d résaux t équipmnts tchniqus Ls résaux t équipmnts tchniqus ds puvnt êtr rgroupés n plusiurs catégoris : Equipmnts d climatisation t distribution d air aux étags. Chauffag t rfroidissmnt, y compris ls dispositifs d contrôl local. Systèms d protction incndi, y compris ls msurs activs tlls qu ls sprinklrs t la détction automatiqu. Systèms élctriqus t transmission d donnés. Equipmnts sanitairs t résaux d distribution d au. Ascnsurs, scalirs roulants t autrs équipmnts prmttant d assurr un déplacmnt vrtical. Typiqumnt, ls nouvlls dmands n résaux t équipmnts tchniqus concrnnt : la vntilation t la distribution d l air, y compris l installation ds gains d air sous l planchr, la climatisation t l rafraîchissmnt d l air, distribués l long ds murs périphériqus ou à partir ds plafonds, ls canalisations d au ou sprinklrs dstinés à assurr la sécurité incndi, l câblag élctriqu t ls résaux d transmission d donnés, habitullmnt distribués dans un faux planchr. 2.1 Vntilation t climatisation Dans ls, la vntilation doit : achminr d l air frais prélvé à l xtériur jusqu aux prsonns s trouvant dans ls piècs, dilur t évacur l air vicié du bâtimnt, réduir l xposition ds prsonns aux risqus microbiologiqus, t mpêchr tout formation d humidité par condnsation. Ls xigncs formulés dans ls norms n matièr d vntilation sont, dans la plupart ds cas, dscriptivs, c qui signifi qu lls prnnnt davantag la form d solutions tchniqus. Un grand nombr d norms spécifint ds débits minimaux. Dans l cas d un vntilation naturll, ls norms puvnt imposr, d manièr spécifiqu, ds zons comprnant ds ouvrturs, tlls qu ds fnêtrs. Lorsqu lls n sont pas dscriptivs, ls norms sont Pag 3

4 axés sur ls prformancs ds systèms. Un tll approch (qui privilégi la prformanc) s intérss notammnt aux bsoins réls ds utilisaturs [8]. En Europ, ls norms diffèrnt considérablmnt d un pays à l autr, d mêm qu la façon d xprimr ls objctifs poursuivis n matièr d vntilation. Crtains norms xprimnt l débit «par m² d zon d planchr», tandis qu d autrs précisnt un débit par prsonn (par xmpl, litrs/scond/prsonn). Au Royaum-Uni t dans plusiurs autrs pays, ls débits d vntilation minimaux dépndnt d l autorisation ou d l intrdiction d fumr dans l bâtimnt. L Tablau 2.1 donn ls nivaux figurant dans crtains norms t réglmntations uropénns. Cs xigncs sont xprimés n litrs/scond /prsonn [8]. Tablau 2.1 Débit d vntilation xigé par prsonn, pour ds immubls d buraux, dans plusiurs pays. P a y s D é b i t m i n i m a l ( l i t r s / s c / p r s o n n ) D é b i t m a x i m a l ( l i t r s / s c / p r s o n n ) D é b i t ( s i l s t p r m i s d f u m r ) ( l i t r s / s c / p r Pag 4

5 s o n n ) F i n l a n d S u è d D a n m a r k P a y s - B a s A l l m a g n 6 8 G r a n d - B r t a g n F r 4 8 Pag 5

6 a n c P o r t u g a l S u i s s Un dnsité d 1 prsonn tous ls 14 m² d planchr constitu un utilisation accptabl d l spac. Ctt dnsité put évntullmnt êtr réduit à 1 prsonn tous ls 10 m², si cla n ntrain pas d conséqunc défavorabl sur l nvironnmnt profssionnl [3]. D manièr général, un débit d air frais ntr 8 t 12 litrs par scond t par prsonn dvrait êtr assuré dans ls spacs d buraux. Ctt valur dvrait êtr augmnté dans l cas d un nvironnmnt fumur [3]. Dans ls modrns, l systèm d chauffag s compos d apparils d chauffag individuls, tls qu ds radiaturs «à au ou élctriqu», ou d systèms d chauffag intégrés au systèm d vntilation. Dans c drnir cas, l systèm d vntilation prmt égalmnt d réchauffr l air n hivr t d l rfroidir n été, afin d l maintnir à la tmpératur ambiant rquis. Il régul n outr l humidité t filtr ls poussièrs. L systèm d vntilation fait dans c cas égalmnt offic d systèm d climatisation. D'autrs xigncs formulés concrnnt la vitss maximal d écoulmnt d l air dans ls piècs. Dans un pièc, on considèr qu la zon dvant êtr vntilé d manièr fficac st l volum dans laqull ls prsonns circulnt ffctivmnt, c st-à-dir l volum du cntr d la pièc. C volum st défini par la surfac total d planchr, "déduction fait d'un band périmétriqu d 15 cm d larg", multiplié par un hautur d 1,80 m [11]. Dux systèms d vntilation xistnt [10] : Un systèm d vntilation par déplacmnt d air, avc un arrivé d air au nivau du sol t un orific d sorti au nivau du plafond. L mouvmnt d l air st ascndant, modéré t régulir. Un systèm d vntilation par brassag, avc ds arrivés d air situés au nivau du plafond t un vitss d achminmnt plus élvé. L air frais st brassé d façon naturll avc l air ambiant avant d attindr l volum d circulation ds prsonns. L air st évacué au nivau du plafond, par l biais d grills spacés à intrvalls régulirs. Il st évidnt qu ls systèms d brassag convinnnt miux aux spacs ouvrts, tandis qu ls systèms d vntilation par déplacmnt d air convinnnt miux aux spacs cloisonnés. Pag 6

7 En hivr, la vitss accptabl d écoulmnt d air dans un pièc st généralmnt infériur à 0,15 m/s. En été, lorsqu l déplacmnt d air convint miux aux occupants, la tmpératur ambiant étant plus élvé, la vitss maximal d écoulmnt d air st généralmnt d 0,25 m/s. Cs donnés prmttnt d détrminr la taill t l nombr d orifics nécssairs, ainsi qu la distanc dvant ls séparr ds prsonns occupant la pièc. Ells prmttnt égalmnt d détrminr ls dimnsions ds gains, aussi bin pour l achminmnt qu pour l xtraction d l air. Ls systèms d vntilation par déplacmnt d air, où l air achminé st distribué au nivau du sol à un tmpératur plus bass, puvnt s avérr plus difficils à concvoir qu ls systèms d vntilation par brassag car ils ntrainnt égalmnt un circulation d la poussièr [10]. Dans ls immubls d buraux, la vitss d'écoulmnt d l'air dans ls gains put êtr considéré comm étant égal à : 6,0 m/s dans ls gains principals, 4,5 m/s dans ls gains scondairs, 2,0 m/s au nivau d la sorti, prmttant ainsi d obtnir un faibl vitss d écoulmnt dans la pièc. En Europ, on considèr qu un tmpératur st agréabl n hivr lorsqu ll st compris ntr 20 C t 22 C. En été, la notion d tmpératur agréabl vari davantag n fonction du pays considéré t d la tmpératur xtériur moynn. La tmpératur d confort maximal st habitullmnt compris ntr 26 C t 30 C. Agncmnt du résau d diffusion L résau d diffusion d l air st habitullmnt organisé à partir d'un tram d 6 m x 6 m. Cll-ci put êtr plus dns (6 m 4 m, par xmpl) à la périphéri du bâtimnt, où ls échangs d chalur sont cnsés êtr plus importants. Ds radiaturs (à au ou élctriqus), situés l long d ctt périphéri contribunt à réchauffr ls piècs concrnés. Un diffusur dvrait êtr mis n plac pour chaqu tram. Ls gains doivnt êtr n msur d achminr l air d manièr constant t chaqu diffusur doit pouvoir fournir un débit idntiqu. L résau d achminmnt horizontal, c st-à-dir la distanc séparant la colonn vrtical dans l noyau cntral aux diffusurs ls plus éloignés, n dvrait pas xcédr 25 m. Ds résaux plus long ntraînraint un prt d fficacité du systèm, la nécssité d utilisr ds vntilaturs plus puissants, un fonctionnmnt plus bruyant, tc. Il dvint donc nécssair d prévoir, au stad d la concption, un noyau cntral pour chaqu surfac d planchr d 50 m d côté. 2.2 Sprinklrs t canalisations d au dstinés à assurr la sécurité incndi Dans ls immubls d buraux, ls xigncs d résistanc au fu dépndnt ds dimnsions t d la hautur du bâtimnt, ainsi qu d l usag qui n st fait : Ds xigncs d résistancs d 60 (CF60), 120 (CF120) t 240 (CF240) minuts sont courants. Pag 7

8 Ls sprinklrs mpêchnt l fu d s propagr t améliornt ainsi la sécurité ds prsonns. Un systèm d sprinklrs dvrait êtr considéré comm faisant parti intégrant d la stratégi n matièr d ingéniri d la sécurité incndi t st considéré comm un srvic à part ntièr. Lors du choix d un systèm d protction incndi pour ls élémnts structuraux n acir, ls ingéniurs d structurs doivnt tnir compt d la nécssité d fixr ls résaux t équipmnts tchniqus, notammnt dans ls cas où il st nécssair d réalisr un liaison mécaniqu avc ls poutrs. Il st important d s assurr qu ls résaux t équipmnts tchniqus n crént pas d ruptur dans l dispositif d protction incndi. Ls pannaux d protction incndi n dvraint êtr utilisés qu'aux ndroits où il st pu probabl qu ls systèms d résaux t équipmnts tchniqus soint supportés par ls poutrs. L fait d découpr ls pannaux, ou altérr la protction incndi dans l but d installr ds fixations compromttrait ctt protction incndi. Avc ls systèms d protction par couvrturs ignifugs ou par pulvérisation d produits à bas d cimnt, la fixation dirct d pincs aux smlls ds poutrs n sra pas possibl. Dans c cas, un systèm d câbls d'acir put êtr utilisé pour supportr ls résaux t équipmnts tchniqus. Ls pinturs intumscnts constitunt probablmnt la millur solution n matièr d protction incndi. Il faut cpndant toujours villr à n pas ls ndommagr au cours d l'installation ds résaux t équipmnts tchniqus. La mis n plac d sprinklrs comm systèm d protction incndi nécssit l installation d canalisations t d'équipmnts tchniqus spécifiqus. Ls canalisations d au n sont pas ncombrants, mais lls puvnt causr crtains problèms lorsqu lls croisnt ds gains d vntilation. Il st préférabl d évitr ls déviations marqués autour ds gains. Risqus d propagation d incndi par ls gains Ls gains puvnt présntr un risqu d incndi dans un bâtimnt, à l ndroit où lls travrsnt ds cloisonnmnts incndi. La pénétration ds gains dans l cloisonnmnt n doit pas ntraînr un diminution d la protction incndi du bâtimnt. Pour c fair, plusiurs solutions puvnt êtr miss n plac : ls gains puvnt êtr ignifugés ds dux côtés du cloisonnmnt, ou ls gains puvnt êtr équipés aux passags ds cloisonnmnts d clapts coup-fu dûmnt crtifié, ou cs dux altrnativs puvnt êtr combinés. 2.3 Résaux élctriqus équipmnts élctriqus t informatiqus Touts ls gains élctriqus, qul qu soit lur typ, doivnt êtr achminés jusqu aux posts d travail, afin d alimntr ls dispositifs d éclairag, ls apparils élctroniqus t ls ordinaturs. Il xist dux catégoris d courant élctriqu : Pag 8

9 L courants fort, c st-à-dir l courant élctriqu d haut voltag qui alimnt ls dispositifs d éclairag, ls ordinaturs, ls apparils élctriqus, tc. L courant faibl, c st-à-dir l courant élctriqu d faibl voltag qui alimnt ls résaux informatiqus, ls téléphons, ls systèms d contrôl, tc. L agncmnt d cs résaux élctriqus dépnd d clui d l étag (spac ouvrt d buraux ou buraux cloisonnés). En fonction du typ d distribution élctriqu, haut ou faibl voltag, courant fort ou faibl, apparils élctriqus ou informatiqus, il faut anticipr l nivau d protction élctriqu t magnétiqu nécssair. Par aillurs, d autrs résaux élctriqus sont nécssairs pour assurr la sécurité du bâtimnt. Parmi cux-ci, figurnt : ls avrtissurs d'incndi t ls détcturs d fumé, ls alarms anti-intrusion, ls dispositifs d contrôl d l nvironnmnt, d la tmpératur, ds risqus biologiqus, ls systèms automatiqus tls qu l intrruption automatiqu d l éclairag, tc., Concrnant ls dispositifs d survillanc, ds distancs t spacmnts minimum dvraint êtr prévus lors d la concption afin d ls intégrr au miux dans ls autrs systèms. Un attntion tout particulièr dvrait êtr porté à la prévntion d évntulls intrférncs élctriqus ou magnétiqus. Pour c fair, ds intrvalls suffisants séparant ls résaux doivnt êtr rspctés, c qui risqu d compliqur l agncmnt d l spac disponibl. Pag 9

10 2.4 Résaux t équipmnts tchniqus généraux noyau cntral L noyau cntral assur plusiurs fonctions : il rnd possibl l accès aux étags à partir ds scalirs t ds ascnsurs t abrit ls toiltts t ls locaux tchniqus. L noyau st idéalmnt placé lorsqu il s situ à proximité du cntr du bâtimnt. D ctt façon, la distanc qui l sépar ds zons à dssrvir st plus court qu s il était xcntré. L noyau st souvnt conçu d façon à srvir d systèm d contrvntmnt principal du bâtimnt. En Europ continntal, l noyau st habitullmnt n béton, mais il put égalmnt êtr constitué à partir d un trillis n acir. Au Royaum-Uni, ls noyaux cntraux sont constitués d plaqus d acir. Pour ds planchrs d très grands dimnsions, d un suprfici supériur à m², l bâtimnt put comportr plusiurs noyaux. D manièr général, on ssai d fair n sort qu l organisation ds résaux t équipmnts tchniqus soit optimisé pour la distribution d air. D mêm, ls chmins d évacuation n cas d incndi doivnt êtr aussi courts qu possibl. 2.5 Distribution vrtical d air ntr étags Pour qu ls étags d buraux puissnt êtr vntilés, il convint d prévoir ds colonns montants.. L mplacmnt d cs colonns détrminra l agncmnt ds gains à l étag. Ls colonns montants ds résaux sont habitullmnt situés dans l noyau cntral du bâtimnt. Ells rspctnt ls critèrs suivants : l cntr du bâtimnt constitu l millur mplacmnt pour ls colonns montants,, lls doivnt disposr d suffisammnt d spac pour pouvoir êtr ntrtnus t rmiss à nuf, ls gains d vntilation, ls conduits d au t ls gains élctriqus doivnt êtr séparés, ds clapts coup-fu doivnt êtr mis n plac aux xtrémités vrticals ds gains d vntilation, afin d évitr qu un incndi n puiss s propagr à partir d cs gains. Ls gains sont ls plus courts lorsqu l noyau st situé au cntr d l étag. Cla prmt d réduir au minimum ls chuts d prssion. Ls locaux tchniqus jouxtnt ls gains ls colonns montants d vntilation, d au t d élctricité. Ells doivnt êtr aussi facils d accès qu possibl. Par aillurs, ls colonns montants t ls locaux tchniqus dvraint êtr surdimnsionnés n prévision d dévloppmnts ultériurs. Pag 10

11 Noyau t colonns montants situés au cntr du bâtimnt; gains courts Noyau t colonns montants situés dans un coin du bâtimnt; gains longus (1) (2) (3) Légnd : 1. Emplacmnts possibls du noyau 2. Dimnsion ds gains d vntilation (n mm), n fonction d la distanc ls séparant du noyau 3. Agncmnt ds gains Figur 2.1 Disposition ds gains à partir du noyau tchniqu [3] Pag 11

12 Figur 2.2 Agncmnt typ ds gains d vntilation dans un colonn montant [11] Dans tous ls cas, dux colonns sont nécssairs pour ls gains d vntilation : l un pour la distribution d l air à partir d l installation cntral, l autr pour son xtraction t son réachminmnt jusqu à l installation cntral, indépndammnt d l mplacmnt d l installation, qu ll soit situé n sous-sol ou au sommt du bâtimnt. Impératifs n trms d ntrtin Ls locaux tchniqus t ls résaux d gains dvraint êtr aussi aiss d accès qu possibl, afin d facilitr ls opérations d ntrtin. En c qui concrn ls gains d vntilation, ls gains d arrivé d air dvraint êtr accssibls d façon à c qu il soit possibl d n nttoyr l intériur «un fois par an». Ds apparils spéciaux ont été conçus dans c but. L nttoyag ds gains d évacuation st moins important, mais doit néanmoins êtr ffctué à intrvalls régulirs. 2.6 Achminmnt d l au t ds résaux sanitairs La distribution d au à travrs ls étags d buraux ouvrts n st généralmnt pas nécssair. Ls toiltts s situnt normalmnt dans l noyau cntral du bâtimnt. L achminmnt d l au st cpndant nécssair pour crtains applications, tlls qu ls apparils d climatisation locaux qui ont bsoin d un alimntation n au chaud t n au froid. Cs conduits d au sont nécssairs lorsqu la climatisation st assuré par un vntilo-convctur. Dans c typ d apparil, d'autrs conduits d taill approprié sont égalmnt nécssairs pour l évacuation ds aux usés d condnsation du vntiloconvctur. Il st ssntil d s assurr qu ls conduits d évacuation ont un pnt constant, afin qu ls aux évacués puissnt s écoulr naturllmnt. Ls contr pnts induits par ls flèchs d planchrs sont préjudiciabls à ctt disposition, tout stagnation d au dans cs conduits risquant d ndommagr ls apparils. Lorsqu c typ d évacuation st mployé, ds précautions dvraint êtr priss par rapport aux flèchs ds dalls. Il s agit d l un ds problèms rncontrés n trm d intrfac ntr ls résaux t équipmnts tchniqus t la structur. Ls canalisations d au chaud t d au froid sont d ptit taill. Dux tuyaux d 20 mm suffisnt à assurr l fonctionnmnt du vntilo-convctur. L diamètr ds tuyaux d condnsation st habitullmnt d 40 mm. Pag 12

13 2.7 Poutrs d longus portés dans ls immubls d buraux Ls solutions avc ds poutrs d longus portés offrnt ls millurs possibilités d intégration ds résaux t équipmnts tchniqus. Ls poutrs sont, par nécssité, suffisammnt hauts pour prmttr ds ouvrturs dans ls âms d grands dimnsions nécssairs à cs résaux. Ls longus portés t un spac ouvrt sans potaux intrmédiairs offrnt un crtain flxibilité dans la détrmination d l agncmnt intériur. Cla prmt ds modifications ultériurs n cas d changmnt d activité [5]. Ls grands portés attignnt maintnant 18 m n utilisant ds systèms structurls mixts (acir/béton) t ds poutrs cllulairs. Il st possibl d disposr d un volum important ntr poutrs pour ls résaux t équipmnts tchniqus. Réduir la hautur ds étags st intérssant: On diminu l coût du bardag t cla prmt d s conformr aux rstrictions évntulls imposés par l'urbanism sur la hautur total du bâtimnt. Pour c fair, il st nécssair d sélctionnr ls poutrs avc soin t d profitr ds possibilités d'intégrr ls résaux t équipmnts tchniqus dans la structur d manièr optimum. Dans un rchrch structural optimal classiqu, ls poutrs sont généralmnt agncés d tll façon qu ls poutrs scondairs ont un porté supériur aux poutrs principals, d manièr à utilisr ds poutrs scondairs t principals d mêm hautur. Ctt approch prmt d réduir à un minimum la hautur d la construction métalliqu, mais mpêch ls résaux t équipmnts tchniqus d passr à travrs l âm ds poutrs, d où la nécssité d rcourir à un zon séparé, sous ls poutrs, résrvé aux résaux t équipmnts tchniqus. Si l agncmnt choisi nécssit ds poutrs principals profonds t ds poutrs scondairs pu profonds, la hautur d la construction métalliqu s n trouvra accru. Il dvint cpndant possibl d fair passr ls résaux t équipmnts tchniqus à travrs l âm ds poutrs principals t n dssous ds poutrs scondairs. La hautur d l'nsmbl poutr plus la zon d srvics, rst plus ptit qu dans la solution classiqu. La hautur minimal d l étag n corrspond par conséqunt pas toujours à la hautur minimal d la poutr [5]. Pag 13

14 3. Typs d systèms d climatisation D tous ls résaux t équipmnts tchniqus, ls systèms d climatisation sont ls plus ncombrants t dmandnt, par conséqunt, la plus grand attntion n trms d intraction avc la structur. L bsoin n climatisation dépnd ds facturs suivants : Ls xigncs d apport n air frais aux occupants. La taill du bâtimnt (qui put rndr l'aération naturll difficil). Ls bruits xtériurs t la pollution émanant d la circulation. La stratégi n matièr d'économi énrgétiqu. Ls xigncs n matièr d rfroidissmnt (cux-ci puvnt varir n fonction d l activité). La nécssité d un contrôl local d la tmpératur t d l'humidité rlativ. L'énrgi nécssair au rfroidissmnt coût quatr fois plus chr, par dgré d changmnt d tmpératur, qu l'énrgi d chauffag. Cci st dû n parti à l infficacité du procssus d rfroidissmnt t n parti au rcours à l'élctricité plutôt qu au gaz naturl comm principal sourc d'énrgi. Par conséqunt, l bsoin d un systèm d climatisation (ou plus xactmnt, d «rafraîchissmnt d confort») dvrait fair l objt d un étud approfondi, n phas d concption. Dans crtains pays, ls réglmntations intrdisnt l'usag d systèms d climatisation, sauf pour crtains applications spécialisés, l but étant d limitr la consommation d énrgi primair. Un systèm d climatisation doit satisfair à dux xigncs principals : L'achminmnt d'air frais jusqu aux occupants. L chauffag ou l rfroidissmnt d l'air pour l confort ds occupants. Dux approchs sont possibls : ls dux xigncs puvnt êtr soit combinés dans un systèm d achminmnt d air frais, soit séparés (l chauffag t l rfroidissmnt sont alors assurés d manièrs distincts). L contrôl d l'humidité rlativ st moins important, puisqu un prsonn put tolérr un plag d'humidité rlativ étndu, compris ntr 20 t 60 %. 3.1 Systèms d vntilation t d climatisation Au sns larg du trm, il xist quatr principaux typs d systèms d vntilation [11] : 1. ls systèms naturls, égalmnt applés «vntilation naturll,» qui n sont utilisés qu dans ls ptits immubls d buraux, 2. ls systèms par apport naturl t par xtraction mécaniqu, égalmnt applés «vntilation par xtraction», n sont pas utilisés dans ls buraux, 3. ls systèms par apport mécaniqu t par xtraction naturll, égalmnt applés «vntilation par pulsion», 4. ls systèms par apport t par xtraction mécaniqu sont surtout utilisés dans ls immubls d buraux. Pag 14

15 Ls systèms à débit d air constant achminnt l air à un débit donné, sans qu l moindr contrôl d variation du volum n soit ffctué. Cs systèms n répondnt habitullmnt pas aux bsoins ds immubls d buraux, qui xignt un dispositif d contrôl local. On distingu d habitud ls systèms dont l uniqu fonction st d achminr l air frais dans ls piècs (vntilation sul) d cux dont la fonction d vntilation st combiné à cll d récupération d la chalur, d chauffag ou d rfroidissmnt, d humidification t/ou d déshumidification d l air. Cs drnirs sont alors ds systèms d climatisation. Ls systèms d vntilation hybrids, un autr typ d systèm, ont suscité un intérêt accru au cours ds drnièrs annés. Cs systèms combinnt ls princips d la vntilation naturll t d la vntilation mécaniqu. Dotés d dux mods d fonctionnmnt, ils sont snsés réduir la quantité d énrgi consommé, tout n maintnant un qualité d air intériur t un confort thrmiqu accptabls. Ls systèms d vntilation hybrids nécssitnt la présnc d fnêtrs pouvant êtr ouvrts t sont rarmnt utilisés dans ls grands immubls d buraux. A l hur actull, ils sont principalmnt mis n plac dans ds prototyps à faibl consommation d énrgi [11]. Ls forms génériqus d systèms d climatisation utilisés dans ls buraux t pouvant êtr contrôlés localmnt sont : L débit d air variabl, Ls vntilo-convcturs, Ls plafonds réfrigérants. Débit d'air variabl Il s agit d un systèm d rfroidissmnt communémnt utilisé dans ls buraux d grands dimnsions. L'air st achminé à partir d l installation d rfroidissmnt cntral. L volum st nsuit contrôlé localmnt au moyn d trminaux qui n assurnt l chauffag t la répartition au nivau local. Ds diffusurs sont habitullmnt disposés tous ls 6 m 6 m t à un fréqunc plus élvé l long d la périphéri du bâtimnt, là où ls échangs d chalur sont ls plus importants. Du fait d lur faibl coût d xploitation, ls systèms à débit d air variabl sont souvnt installés dans ds occupés par un sul propriétair. Ls avantags ds systèms à débit d air variabl sont ls suivants [3] : du fait d l mplacmnt cntral ds équipmnts principaux, lur fonctionnmnt t lur ntrtin puvnt êtr assurés à partir du sul local tchniqu, ls systèms d récupération d la chalur puvnt facilmnt y êtr intégrés, l systèm d réfrigération naturl par vntilation put êtr maximisé, afin d réduir la fréqunc d utilisation ds équipmnts mécaniqus d réfrigération, ils sont rlativmnt flxibls n trms d concption t prmttnt d optimisr la distribution d l air, d miux contrôlr ls flux t d miux répondr aux xigncs locals, ls tuyaux d évacuation t ls filtrs n sont pas nécssairs dans ls spacs occupés, l air put êtr achminé à travrs l planchr ou l plafond t par l biais d diffusurs, Pag 15

16 il st possibl d fair n sort qu l air s déplac plus rapidmnt dans ls gains d distribution principals. Cla prmt d réduir ls dimnsions d cs drnièrs, d économisr d l spac t d réduir ls coûts, Ls régulaturs d volum prmttnt au systèm d pratiqumnt s auto-équilibrr, la quantité d air achminé n dçà d la charg d point put êtr réduit, afin d équilibrr la charg réll. Il s agit d un mod d fonctionnmnt fficac pouvant opérr ntr 65 t 100% d la charg maximal. l arrivé d air put êtr contrôlé localmnt, n s'adaptant aux bsoins ds prsonns, ls systèms à débit d air variabl sont rlativmnt silnciux, surtout s ils fonctionnnt avc ds flux rstrints, Ls inconvénints ds systèms à débit d air variabl sont ls suivants : ls gains nécssairs à l achminmnt d l air sont ncombrants, ntraînant évntullmnt un augmntation d la hautur d planchr t donc d la hautur du bâtimnt, dans ls liux où ls tmpératurs xtériurs sont basss t où l systèm d vntilation st aussi utilisé pour chauffr ls zons périphériqus, l vntilatur doit fonctionnr plus longtmps lorsqu l bâtimnt n st pas occupé afin d maintnir la tmpératur au nivau désiré, un attntion particulièr doit êtr porté à l accès aux trminaux d vntilation, afin d s assurr qu'un fois construit l systèm put êtr ntrtnu dans son intégralité. ds équipmnts disprsés ntraînnt un augmntation ds frais d xploitation, ls zons périphériqus nécssitnt souvnt ds dispositifs d chauffag distincts, tls qu ds radiaturs à au ou ds apparils d chauffag élctriqu. Systèm vntilo-convctur L'air st achminé d façon cntral t l chauffag/rfroidissmnt st assuré, au nivau local, par l biais d conduits d'au agncés séparémnt. Ls vntilo-convcturs puvnt êtr contrôlés localmnt. L vntilatur fait circulr l air d façon à c qu il ntr n contact avc ls tuyaux d chauffag/rfroidissmnt. Ls vntilo-convcturs font typiqumnt 1 m x 1 m t 30 cm d hautur (voir 0). Ils sont généralmnt moins chrs à installr qu ls systèms à débit d air variabl, mais puvnt nécssitr plus d'ntrtin. En outr, ds tuyaux d écoulmnt sont nécssairs pour l évacuation ds aux usés vrs un point d vidang cntral. Ls systèms vntilo-convcturs sont pu onérux à l achat, mais ont ds coûts d xploitation élvés. Pag 16

17 Figur 3.1 Un vntilo-convctur t ss conduits tchniqus Plafonds réfrigérants L'air st achminé séparémnt t ls tuyaux d'au froid assurnt l rfroidissmnt d l air. C systèm put prndr la form d un plafond réfrigérant (élémnt plat), tl qu illustré par la Figur 3.2, ou d un gain froid (élémnt linéair). Ls systèms d rfroidissmnt sont n parti visibls. Ils doivnt donc avoir un aspct décoratif. La capacité d rfroidissmnt put êtr accru n faisant n sort qu l'air ntr n contact avc ls srpntins d rfroidissmnt Légnd 1. Support fixé à la structur 2. Tuyau d arrivé 3. Tuyau d évacuation Figur 3.2 Plafonds réfrigérants : dssin d princip [3] Pag 17

18 Concrnant ls systèms mécaniqus d achminmnt t d xtraction d air,, un équilibr dvrait êtr attint vis-à-vis ds critèrs suivants : [11] Points d'avantags : la possibilité d contrôlr l débit d air dans ls piècs t d combinr ctt fonction à un traitmnt d l air, la possibilité d inclur ds dispositifs d récupération d la chalur t d économisr d l énrgi. Points critiqus : ls systèms équilibrés nécssitnt au moins dux vntilaturs, c qui impliqu un consommation d énrgi plus élvé, la prévntion ds nuisancs sonors, l ncombrmnt (cs systèms nécssitnt davantag d gains), un ntrtin accru, ls tuyaux d arrivé doivnt êtr proprs. Qustions d ordr financir/énrgétiqu : un coût initial élvé, la quantité d énrgi nécssair au fonctionnmnt du vntilatur st très élvé, la quantité d énrgi nécssair aux fonctions d chauffag/rfroidissmnt st réduit grâc au dispositif d récupération d la chalur. Ls gains dvraint êtr circulairs plutôt qu rctangulairs. L résau d achminmnt dvrait êtr conçu d façon à réduir à un minimum l nombr d raccords, d couds droits, tc. L air frais st habitullmnt distribué par ls plafonds, mais put égalmnt l êtr au nivau du planchr ou l long ds façads. L air vicié st xtrait au nivau du plafond, par l biais d un dispositif n tram ou incorporé aux systèms d éclairag. Cla signifi qu un doubl systèm d gains st nécssair, l un pour l achminmnt d l air frais à l étag t l autr pour l évacuation d l air vicié. Cla risqu d ntraînr ds incompatibilités n trms d résau, particulièrmnt au nivau ds croismnts. 3.2 Systèms d climatisation La Figur 3.3 illustr, d manièr schématisé, l princip d fonctionnmnt d un systèm cntral d vntilation/conditionnmnt d air. L systèm d production st illustré n «4», t l systèm d évacuation/récupération, n «5». Ls élémnts «4» t «5» sont ncombrants t sont situés dans l local tchniqu. Entr ls élémnts «4» d production t «5» d évacuation/récupération, s trouv l systèm ds gains «C1» qui achmin l air chauffé ou rfroidi jusqu dans ls piècs, «8» afin d n assurr la climatisation. Ensuit ls gains «C2» récupèrnt ct air t l transfèrnt n 5 pour traitmnt t rcyclag ainsi qu pour n évacur la parti vicié. C résau d gains dvrait êtr agncé d façon à c qu son ncombrmnt soit minimum. Il fait intrfac à d nombruss rpriss avc l systèm structurl ainsi qu avc d autrs résaux t équipmnts tchniqus. Pag 18

19 1 2 C C1 C2 C C2 Légnd 1. Unité d production d air 2. Systèm d récupération d la chalur 3. Pris d air 4. Production 5. Evacuation 6. Rjt d l'air vicié 7. Rcyclag d l air 8. Piècs Figur 3.3 Princip d fonctionnmnt d un systèm d climatisation : ls gains C1 srvnt à la distribution d l air, ls gains C2 à sa récupération/son évacuation L systèm d production s trouv habitullmnt dans un local tchniqu situé soit au soussol, soit sur l toit du bâtimnt. Idéalmnt, l systèm d production s trouv au sous-sol «pour l évacuation ds aux usés, tandis qu l systèm d récupération st idéalmnt situé au sommt du bâtimnt, pour facilitr l évacuation d l air vicié. En pratiqu, cla n'st pas possibl t ls dux systèms s trouvnt dans l mêm local tchniqu. Dans ls systèms d climatisation modrns, un systèm d récupération d la chalur put êtr intégré avant l'évacuation final d l'air vicié t récupération dans ls systèms d production. En hivr, lorsqu l air qui st rjté à un tmpératur plus élvé qu cll d l air aspiré, il st possibl d transférr d la chalur à c drnir. D la mêm façon, n été, l air tmpéré put, avant d êtr rjté, rfroidir l air chaud xtériur qui st aspiré. C systèm d récupération d la chalur doit par conséqunt s trouvr au sin d'un mêm apparil uniqu d production/évacuation t donc, dans la mêm pièc. Pag 19

20 Ls apparils montés sur l toit prmttnt d rfroidir un zon d dimnsions importants. Ils sont souvnt d un taill imposant avc un résau d gains d distribution lur prmttant d êtr raccordés à la zon qu ils dssrvnt Légnd 1. Dispositif d rfroidissmnt 2. Chaudièrs 3. Gains 4. Trminal à débit variabl 5. Vntilo-convctur Figur 3.4 Agncmnt d bas ds gains d vntilation ds immubls d buraux [5] Pag 20

21 250 (1) m² Légnd 1. Surfac du local tchniqu 2. Débit d air (2) m³/s 50 Figur 3.5 Estimation d la surfac minimal t maximal du local tchniqu (n m²), n fonction du débit d air total (n m³/s) [11] Figur 3.6 Local tchniqu abritant un systèm d climatisation à débit d air variabl; agncmnt d un tl systèm sur l toit d un bâtimnt. Cs photos prmttnt d avoir un idé d l spac t du volum qu rquièrnt cs systèms. Si l air st achminé n surprssion, l vntilatur d achminmnt doit êtr plus puissant qu l vntilatur d xtraction. Si l air st achminé par déprssion, l vntilatur d xtraction doit êtr plus puissant qu l vntilatur d achminmnt. Si aucun xignc particulièr n a été formulé, l vntilatur d achminmnt st généralmnt légèrmnt plus puissant qu l vntilatur d xtraction. Pag 21

22 4. Dimnsions t ncombrmnt ds résaux t équipmnts tchniqus Qulqu soit l bsoin n résaux t équipmnts tchniqus, il xist ds impératifs minimaux n trms d dimnsions d installation. : 4.1 Généralités Un épaissur d 400 à 600 mm st habitullmnt nécssair pour installr ls résaux t équipmnts tchniqus. Cs résaux sont situés soit dans un faux plafond, soit dans un planchr tchniqu. Typiqumnt, un gain d 200 mm d diamètr put dssrvir un surfac d 3 m 3 m, tandis qu un gain d 400 mm put dssrvir un surfac d 6 m 6 m. La vitss d circulation d l air dans ls gains st alors compris ntr 6 t 9 m/s, c qui n ntraîn pas d problèm d ordr acoustiqu. En règl général, l diamètr ds canalisations d au vari ntr 20 t 50 mm. En fonction du systèm d protction incndi utilisé, l'épaissur d l spac résrvé aux résaux t équipmnts tchniqus dans ls plafonds put attindr 700 à 800 mm. Si l on y ajout ls 300 mm d l épaissur ds dalls t du planchr tchniqu, on obtint un épaissur d 1000 mm ntr étags, soit nviron 25% d la hautur d étag. Si aucun contraint n st imposé n trms d hautur hors-tout, il st généralmnt plus fficac d disposr ls résaux t équipmnts tchniqus sous la structur du planchr. L inconvénint d ctt approch st qu la hautur d construction d chaqu étag s n trouv accru, c qui ntraîn égalmnt un augmntation d la surfac d bardag d l'nvlopp d la structur [17]. Ls tuyaux d évacuation ont généralmnt un diamètr d 40 mm t un pnt compris ntr 10 t 25 mm par mètr. Ds dispositions doivnt êtr priss afin d compnsr la flèch ds poutrs. Un canalisation transportant ds aux usés sur un distanc d 25 m xig un chut d 250 à 625 mm, hautur à laqull il faut ajoutr la flèch d la poutr, qui put êtr rlativmnt important. Pag 22

23 Légnd 1. Planchr tchniqu 2. Poutr scondair 3. Poutr principal 4. Espac dstiné à installr ls résaux t équipmnts tchniqus Figur 4.1 Agncmnt typ, dans l plan vrtical, d l spac compris ntr ls étags d un immubl d buraux [Sourc : Royaum.-Uni] [3] La décision, n phas d avant-projt, d intégrr ls gains dans la zon résrvé à la structur ou, au contrair, d ls suspndr simplmnt sous ctt drnièr, influncra l choix ds élémnts structuraux, du systèm d protction incndi t d la hautur hors-tout du bâtimnt. D un manièr général, un hautur d 450 mm dvrait prmttr d suspndr ls résaux t équipmnts tchniqus sous ls élémnts d planchr. Un hautur supplémntair d 150 à 200 mm st généralmnt prévu pour la protction incndi, ls plafonds, ls dispositifs d éclairag t un flèch nominal (25 mm). Ls trminaux d circulation d air (vntiloconvcturs ou systèms d débit à volum variabl) sront situés ntr ls poutrs, là où il y a davantag d spac disponibl. L intégration ds résaux t équipmnts tchniqus put êtr réalisé n ls achminant à travrs ls ouvrturs pratiqués dans ls âms ds poutrs métalliqus d soutin. Cla sra décrit dans la sction 6. Pag 23

24 4.2 Dimnsions ds résaux t équipmnts tchniqus d vntilation t d climatisation Ls résaux t équipmnts tchniqus d vntilation t d climatisation sont ls plus ncombrants. L augmntation d la chut d prssion dans un résau d gains st proportionnll au carré d la vitss d achminmnt d l air dans la gain. En achminant l air à un faibl vitss, la consommation d énrgi put êtr réduit, prmttant, si l nombr annul d hurs d fonctionnmnt st élvé, d réalisr ds économis substantills. Cla comport n outr l avantag d réduir ls nuisancs sonors [10]. La vitss d écoulmnt d l air dans ls gains st habitullmnt d nviron 3 à 4 m/s. Un vitss d 9 m/s st suscptibl d produir ds nuisancs sonors. Il st préférabl d augmntr ls dimnsions intériurs d la gain, c qui prmt d réduir la vitss d écoulmnt d l air t l nivau d nuisanc sonor, plutôt qu d protégr la gain à l aid d matériaux d isolation acoustiqu. L diamètr courant ds gains d vntilation vari ntr 200 t 450 mm, slon ls spécifications. Cs dimnsions sont augmntés lorsqu la gain doit êtr isolé thrmiqumnt ou acoustiqumnt. La protction acoustiqu ou thrmiqu put ntraînr un augmntation du diamètr d 300 mm, c qui put portr l diamètr à 800 mm. Il convint égalmnt prévoir d l spac pour ls couds, ls coffrts d répartition, ls atténuaturs acoustiqus, tc. Dans crtains pays, il st admis d utilisr ds gains d vntilation dont l diamètr n dépass pas 100 mm. Ls gains métalliqus puvnt êtr soit rigids, c st-à-dir composés d tuyaux droits rigids t d couds rigids fabriqués par mboutissag, soit smi-rigids, c st-à-dir composés d tuyaux fabriqués par nroulmnt n spiral t d couds composés d plusiurs sgmnts. Ls gains rigids nécssitnt un travail soigné lors d l installation, mais lls sont plus étanchs à l air. Ls gains smi-rigids sont plus flxibls, c qui n facilit l installation, mais lur étanchéité à l air n st pas optimal. Il st possibl d utilisr ds gains soupls composés d'un film plastiqu auqul un fil métalliqu n spiral maintint un form tubulair. Clls-ci sont plus fragils t s avèrnt moins commods n trms d fixation t d ntrtin. Ls atténuaturs acoustiqus, lorsqu ils sont nécssairs, ont généralmnt un diamètr trois fois supériur à clui d la gain, t un longuur égal à 10 fois cll du diamètr d la gain. Ils sont nécssairs à l xtrémité ds gains lorsqu l débit d'air a un valur élvé. Ls donnés suivants illustrnt ds xmpls typs d gains t lur taill apparnt rlativ. Pag 24

25 Tuyaux droits fabriqués par nroulmnt n spiral Diamètr compris ntr 200 t 400 mm Coud fabriqué par mboutissag t coud composé d plusiurs sgmnts Dimnsions : 1,5 fois l diamètr Atténuatur acoustiqu (diamètr trois fois supériur au diamètr d la gain) Clapt coup-fu (boît carré dont l côté a un longuur égal à 1,5 fois cll du diamètr d la gain) Figur 4.2 Equipmnts utilisés dans la réalisation ds gains [11] Dispositif d contrôl du débit (1,5 fois l diamètr) Accès prmttant d réalisr l ntrtin («l nttoyag») d la gain (2,0 fois l diamètr) T d répartition (1,5 fois l diamètr) Pag 25

26 Réductur d diamètr Organ d fixation Isolation thrmiqu t acoustiqu son diamètr st généralmnt égal à 1,5 fois l diamètr intrn d la gain Figur 4.3 Equipmnts utilisés dans la réalisation d gains [11] Pag 26

27 Figur 4.4 Unité trminal à débit d air variabl t vntilo-convctur [3] Ls autrs équipmnts nécssairs à la réalisation d gains d vntilation sont : Ls clapts coup-fu, au nivau ds murs d séparation : un clapt coup-fu typiqu st un boîtir d sction carré dont l côté msur 1,5 fois l diamètr d la gain qu il contrôl, t dont la hautur put msurr d 1 à 1,5 fois l diamètr d la gain. Il put donc avoir ls dimnsions suivants : 600 x 600 x 400 mm. Ls boîtirs d angl : cs boîtirs prmttnt d dévir l débit d air n réduisant ls chuts d prssion ainsi qu ls nuisancs sonors. Cs boîtirs ont un bas carré t ont habitullmnt ls dimnsions suivants : la longuur du côté st égal à 3 fois l diamètr d la gain t la hautur st égal au diamètr d la gain, c qui conduit à un boîtir d x x 400 mm. L boîtir d répartition : il prmt d divisr un gain principal n plusiurs gains d plus ptit diamètr. Ls dimnsions typiqus d un boîtir d répartition sont d : x x 400 mm. Ls dimnsions typiqus d un boîtir trminal d débit d air variabl sont d 600 x 300 x 300 mm. Ls dimnsions ds vntilo-convcturs sont habitullmnt d mm d côté t jusqu à 400 mm d hautur. Un systèm réfrigérant rquirt un hautur d 200 mm. Tous cs systèms dvraint s trouvr ntr ls poutrs. Elémnts plafonnirs Dans ls comportant un grand nombr d résaux t équipmnts tchniqus, il st souvnt possibl d positionnr ls grills d vntilation, ls diffusurs, ls sprinklrs, ls luminairs t ls détcturs d fumé au mêm ndroit, dans l plafond. Avc l xpérinc acquis, ls dimnsions ds élémnts plafonnirs ont été normalisés à 1 200, ou mm [3]. Pag 27

28 Ls dispositifs d éclairag dvraint êtr incorporés aux faux plafonds. D nos jours, ls dispositifs d éclairag modrns puvnt incorporr ds sortis t priss d air n vu d sa circulation t d son rnouvllmnt. L intérêt porté à ctt qustion t l choix d un systèm adéquat d intégration ds luminairs t ds systèms d rfroidissmnt prmttr un économi d spac t un réduction la hautur d étag. L épaissur ds systèms d éclairag vari ntr 100 t 150 mm. Figur 4.5 Dispositif typ d intégration ds gains d aération t ds systèms d éclairag [3] Pag 28

29 5. L importanc d'un étud coordonné L'intraction ntr la structur t ls résaux t équipmnts tchniqus st l'un ds intrfacs ls plus importants d la concption d'un bâtimnt modrn. Ls décisions priss par ls ingéniurs d structur influncront d manièr significativ ls conditions d'installation t ls prformanc ds résaux t équipmnts tchniqus. D façon similair, ls xigncs rlativs aux résaux t équipmnts tchniqus auront ds implications n trms d concption structural. La concption ds structurs ds résult souvnt ds échangs ntr l clint, l architct t l ingéniur d structurs. L ingéniur n résaux t équipmnts tchniqus jou cpndant un rôl-clé au nivau ds détails d concption. Si, outr l'intégration parfait ds résaux t équipmnts tchniqus, ds économis doivnt êtr réalisés sur ls matériaux d construction t ls coûts d installation, l ingéniur d structurs doit êtr informé par l ingéniur résaux t équipmnts tchniqus sur la natur dimnsionnll du systèm proposé, ds gains prévus pour cs drnirs [5]. Ctt coopération, ntamé à un stad précoc d la phas d concption, prmttra d détrminr ds solutions qui bénéficiront aux dux partis. La notion d construction durabl dvrait êtr abordé n tnant compt ds qustions nvironnmntals, ainsi qu du coût du cycl d vi t ds avantags sociaux qu ll génèr. La notion d construction durabl intègr l utilisation d matériaux t l rcours à ds méthods d construction favorisant la qualité d l nvironnmnt, l'activité économiqu t ls avantags sociaux, pour la concption, la construction t l xploitation du bâtimnt. Cci aura un impact dirct sur l choix du typ ds résaux t équipmnts tchniqus, lsquls dvraint êtr évalués n fonction ds critèrs suivants : - énrgi nécssair à la construction t à l xploitation du bâtimnt, - conditions d confort dans l cadr d un utilisation quotidinn, - avantags sociaux t réduction ds frais d xploitation. La construction du bâtimnt, sa gstion t finalmnt, sa déconstruction dvraint tnir compt ds bsoins n résaux t équipmnts tchniqus. La nécssité d un crtain flxibilité n trms d spac au nivau ds étags, c st-à-dir la souplss d agncmnt, d mêm qu l caractèr polyvalnt du bâtimnt durant sa vi, sront possibls grâc à ds systèms bin conçus t simpls à modifir (par xmpl, ds systèms cloisonnés ou ds sous-systèms). Cs systèms dvraint êtr rconfigurabls t capabls répondr aux impératifs tchniqus futurs t prmttr ls opérations d rmis à nuf. La facilité d changmnt/modification/démontag ds gains t équipmnts tchniqus constitu un aspct ssntil d lur intégration. Cla signifi égalmnt qu ils dvraint êtr facils d accès. Par aillurs, l agncmnt ds gains influ d manièr important sur ls chuts d prssion t, par conséqunt, sur la quantité d énrgi nécssair à véhiculr l air. Il st préférabl d évitr ls parcours longs t sinuux [11]. Pag 29

30 Il st égalmnt important d prndr n considération d la notion d gstion d l spac. Il s agit d un sujt ssntil, l objctif étant d parvnir à optimisr la surfac d travail compt tnu d l spac disponibl, c st-à-dir d obtnir l millur rapport «surfac disponibl à la location/volum construit». Il convint donc d construir l bâtimnt d façon à c qu : 1. ls systèms ds résaux t équipmnts tchniqus soint aussi compacts qu possibl, 2. l intégration ds résaux t équipmnts tchniqus présnt un ncombrmnt vrtical aussi faibl qu possibl, 3. ls planchrs soint l moins épais possibl, 4. l noyau cntral soit aussi compact qu possibl. Ls résaux t équipmnts tchniqus principaux puvnt êtr situés n dssous ou au-dssus du planchr. La méthod habitull st la suivant : Climatisation, éclairag, sprinklrs t canalisations d'au n dssous du planchr. Elctricité t transmission d donnés au-dssus du planchr (dans un planchr tchniqu surélvé). Dans ls structurs n acir, ls unités trminals sont situés ntr ls poutrs. Traditionnllmnt, ls gains ls plus ncombrants étaint disposés l long d un couloir cntral, tandis qu ls gains ls plus ptits étaint situés sous ls poutrs. Ls spacs vids situés ntr ls poutrs d planchrs épais puvnt intégrr ls gains t, ls unités trminals. La facilité d'installation t d'ntrtin d c systèm constitu un avantag. Il put cpndant ntraînr un augmntation d la hautur d construction, sauf dans l cas d structurs à dalls plins combinant dalls plins n béton t poutrs intégrés. La plupart ds résaux t équipmnts tchniqus sont accssibls dpuis la zon qu ils dssrvnt. Tndancs dans ls immubls d buraux Poutrs d longu porté L apparition d nouvaux concpts structuraux tls qu ls dalls mixts, ls poutrs mixts, ls poutrs alvéolairs t cllulairs ou ls planchrs d faibl épaissur, a conduit à d nouvlls possibilités t à l adoption d approchs nouvlls n trms d distribution ds résaux t équipmnts tchniqus. L ingéniur n résaux t équipmnts tchniqus put choisir d fair passr ls résaux sous ls poutrs dans un zon spécialmnt résrvé à ct fft ou d ls placr ntr ls poutrs. Il st ssntil qu ls ingéniurs n résaux t équipmnts tchniqus t ls ingéniurs d structurs discutnt l plus tôt possibl, dès la phas d concption, ds divrss options possibls t qu ils travaillnt d concrt afin d détrminr la solution qui prmtt d intégrr au miux ls résaux t équipmnts tchniqus. S il st décidé d fair passr ls résaux t équipmnts tchniqus au travrs ds poutrs, l ingéniur n résaux t équipmnts tchniqus doit fournir ls donnés rlativs au nombr d ouvrturs nécssairs, ainsi qu à lurs dimnsions t aux distancs ls séparant ls uns ds autrs, d façon à c qu ls poutrs puissnt êtr fabriqués n conséqunc. Dans l cas contrair, lls risqunt d dvoir êtr modifiés sur chantir, c qui st xtrêmmnt coûtux [5]. Lorsqu rlativmnt pu d résaux t équipmnts tchniqus doivnt passr au travrs ds poutrs, il st possibl d pratiqur ds ouvrturs isolés dans ls âms ds poutrs, là où ls résistancs d cs Pag 30

31 drnièrs l prmttnt. L momnt fléchissant t l ffort tranchant résidul dvraint êtr suffisants pour résistr aux forcs appliqués (a) Résaux t équipmnts tchniqus situés sous la dall d planchr (b) Résaux t équipmnts tchniqus situés au dssus d la dall d planchr Légnd : 1. Puits pour priss d'alimntation élctriqu/communications/ transmission d donnés 2. Vid d planchr surélvé 3. Vid d plafond/plénum 4. Gain d distribution 5. Bouch d xtraction d'air Figur 5.1 Emplacmnts possibls ds résaux t équipmnts tchniqus : au-dssus ou n dssous du planchr ou d la structur [3] L rcours à ds ouvrturs isolés put smblr idéal aux yux du concptur d résaux t équipmnts tchniqus. Ctt solution limit néanmoins ls possibilités d modifications ultériurs d l agncmnt ds résaux, dans l cas où l bâtimnt dvrait êtr rmis à nuf [5]. Concrnant la nécssité d intégrr ls résaux t équipmnts tchniqus, ls concpturs ds structurs d immubls d buraux préfèrnt désormais utilisr ds poutrs cllulairs mixts Pag 31

32 acir/béton d longus portés qui procurnt ds zons librs prmttant d installr ls résaux t équipmnts tchniqus (a) Structur t résaux t équipmnts tchniqus intégrés (b) Planchr d faibl épaissur ou poutrs intégrés Légnd : 1. Puits pour priss d' alimntation élctriqu /communication/ /transmission d donnés 2. Vid d planchr surélévés 3. Vid d plafond/plénum 4. Gain d distribution 5. Bouch d xtraction d'air Figur 5.2 Exmpl d résaux t équipmnts tchniqus intégrés Poutrs cllulairs t systèm d planchr d faibl épaissur [3] La Figur 5.2 illustr un agncmnt typ d résaux t équipmnts tchniqus dans un immubl d buraux. Ls poutrs cllulairs prmttnt la mis n plac d gains d sction circulair. Ls systèms d sprinklrs (ls canalisations d coulur roug) sont visibls sur la. Ils sont situés ntr ls poutrs n acir. Ls gains élctriqus sont portés par l rail d coulur argnt. Pag 32

33 Touts ls poutrs fléchissnt lorsqu lls sont chargés. Il faut donc tnir compt d ctt flèch lors d la concption t d l installation ds résaux t équipmnts tchniqus. Etant donné qu ds chargs d poids propr sont appliqués pndant la construction, ctt flèch apparaît avant qu ls résaux t équipmnts tchniqus n soint installés. Cs drnirs doivnt êtr suspndus par ds systèms règlabls prmttant d n ajustr l nivau [5]. Figur 5.3 Intégration ds résaux t équipmnts tchniqus ntr ds poutrs n acir d typ cllulairs [15] Pag 33

34 6. Possibilités structurlls systèms d planchrs 6.1 Généralités Pour ls concpturs d'immubls d buraux, obtnir ds poutrs d longus portés sans potaux d soutin intrmédiairs constitu un objctif-clé. Ds portés d 15 à 18 m sont désormais courants, grâc aux procédés n construction mixt. Ls poutrs métalliqus d longu porté rndnt possibl l intégration ds résaux t équipmnts tchniqus, c qui prmt d réduir la hautur ds. En construction traditionnll, ls résaux t équipmnts tchniqus s trouvnt dans un volum horizontal situé sous la structur du planchr. Il xist par conséqunt dux zons distincts ntr l plafond t l planchr : un zon «structur» t un zon «résaux t équipmnts tchniqus». On parl d «séparation complèt» ds résaux t équipmnts tchniqus t d la structur. Ls systèms conçus avc ctt séparation s caractérisnt habitullmnt par ds portés rlativmnt courts t un hautur d construction limité. Lorsqu la dall d planchr st soutnu par ds poutrs d hautur moynn, il st possibl d mttr crtains résaux t équipmnts tchniqus dans ls volums situés ntr ls poutrs. Ls gains t canalisations doivnt cpndant toujours passr sous ls poutrs. On appll c typ d agncmnt : «intégration partill» ds résaux t équipmnts tchniqus. Si ls poutrs sont suffisammnt hauts, il st possibl d fair passr ls résaux t équipmnts tchniqus à travrs cs drnièrs à ds ndroits prédétrminés, d façon à c qu la poutr t ls résaux t équipmnts tchniqus occupnt l mêm spac horizontal. On appll c typ d agncmnt : «intégration complèt» ds résaux t équipmnts tchniqus. Cs différnts forms d intégration ds résaux t équipmnts tchniqus au sin d la structur sont illustrés par la Figur 6.1 [3]. Pag 34

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