Ventilation et bâtiment BBC

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1 Réunion d'échanges techniques : Ventilation et qualité de l'air intérieur Amiens 23 février 2012 Ventilation et bâtiment BBC

2 Sommaire Contexte Le double flux Surventilation nocturne et free-cooling Puits climatiques Modulation des débits Mise en œuvre Conclusion

3 POURQUOI ON VENTILE?

4 POURQUOI ON VENTILE? QUALITE DE L'AIR ==> HYGIENE, SANTE APPORT AIR NEUF EVACUATION DES POLLUANTS (CO2, H2O, fumées, odeurs...) CONSERVATION DU BATI

5 PLUS UN BATIMENT EST ISOLE ET ETANCHE Condensations Odeurs

6 PLUS UN BATIMENT EST ISOLE ET ETANCHE air extrait air neuf PLUS IL FAUT VENTILER CORRECTEMENT

7 Contexte règlementaire Arrêté du 24 Mars Aération des logements, modifié par arrêté du 28 Octobre 1983 (modulation) Réglementation Thermique Réglementation Acoustique réglementation Protection incendie DTU 68.1 : conception (révision) DTU 68.2 : installation (révision)

8 Energie et ventilation Parc actuel RT2000 / RT2005 Maison passive BBC Effinergie - RT % bâti 30% 70% 70% ventilation

9 L approche énergétique La Qualité de l Air Intérieur (QAI) est de plus en plus une affaire de santé Le confort est une demande constante des occupants La performance énergétique sera de plus en plus importante étant donné les objectifs de la France en ce domaine (facteur 4 = division par 4 des consommations énergétiques d ici 2050)

10 Le Double Flux est il la solution à ces objectifs? Un point des arguments pour et contre CETE

11 Pour : Double Flux et QAI Maîtrise de l air neuf soufflé dans les pièces de vie, indépendamment des actions dans les autres pièces ou des défauts d étanchéité du bâti Filtration de cet air neuf : Contre Type G4 minimum pour les pollens Type F5 pour les pollutions urbaines plus fines Nécessité de mise en œuvre et d entretien corrects Remplacement des filtres réguliers (1 à 2 fois par an selon les zones considérées)

12 Double Flux et confort Pour : Pré-traitement de l air (chauffage, rafraîchissement confort d été) Meilleur isolement de façade Contre : Risque de niveau sonore dû à l équipement dans les pièces de vie

13 Double flux et énergie Pour : Une bonne efficacité de récupération (70 à 90%) Des centrales isolées et étanches Contre : Une consommation des ventilateurs réduite (0,2 à 0,25 W/(m3/h)) est nécessaire du fait du ventilateur supplémentaire Plus la récupération est importante, plus l étanchéité et l isolation des systèmes est prépondérante, plus l entretien et le maintien en état de propreté de l échangeur sont nécessaires

14 Double flux et étanchéité Source CETE

15 Installation en volume chauffé 90% 75% 60% CSTB

16 Double flux et bâtiment basse consommation Étanchéité du bâti est bonne Suivi de chantier et qualité d installation Conduits et centrale en Volume chauffé Ventilateurs basse consommation Bypass été et surventilation à envisager Niveau sonore à maîtriser

17 Une évolution récente vers le multifonctions Fonctions : Génération réduite Ventilation Chauffage Climatisation ECS Optimisation Des modes Multi fonctions Débit d air suffisant Puissance > besoin sur l air PAC Air extr. Pas de givrage

18 Exemple de centrale double flux avec PAC sur l air extrait Air neuf Extraction Recyclage Insufflation Rejet 18

19 Multifonctions quelques chiffres PAC sur air extrait : puissance en chaud de 1 à 3 kw. Puissance plus importante en utilisant une PAC eau/eau. COP entre 3 et 4. Débits de 200 à 300 m3/h selon machine. Echangeurs courants croisés. Ballon intégré de 200 litres pour l ECS. Possibilité de raccorder à du solaire thermique.

20 Surventilation et Free cooling

21 Définitions Surventilation «nocturne» : augmentation de la ventilation la nuit pour rafraichir les locaux Traversante Naturelle à conduits Mécanique Free-cooling : augmentation des débits d air neuf en mi saison Tertiaire : associé à fortes charges internes

22 Surventilation exemple : centre commercial au Portugal en zone montagneuse Bâtiment de m², 2 étages (et 2 étages de parking) Surventilation nocturne d été naturelle -7,4% de la consommation de clim Surventilation par soufflage mécanique (Text<Tint-4 et Text>24 ) : - 10,6% de la conso clim Total 20% sur ce poste représentant la moitié de toute la conso du bâtiment

23 Les règles de conception 1. Avoir une bonne inertie 2. Prévoir un cheminement de l air pour 4 à 8 vol/h en moyenne (entrée, transfert, sortie) 3. Zoner pour tenir compte des usages, occupations et apports internes différents 4. Déclenchement enthalpique et non en température 5. Bypass des deux flux si double flux (perte de charge de l échangeur)

24 Puits climatiques

25 Puits climatiques Échangeur Terre/air pour Préchauffer l air neuf en hiver Rafraichir et surventiler en été L efficacité est basée sur : L oscillation de température (amortissement par stockage dans le sol) Le déphasage Capacité thermique et conductivité thermique (sol, tube )

26 Puits climatiques gain moyen en hiver Couplage double flux / puits canadien : Gain uniquement sur le dégivrage Rendement annuel double flux 75 % Rendement annuel puits canadien 40 % Rendement annuel double flux + puits canadien 80 %

27 Puits climatiques gain moyen en été Rafraichissement selon le débit mis en œuvre Gain de 2 à 4 C Penser au bypass Si la température de sortie du puits est inférieure à la température intérieure Si le débit > réglementaire (arrêté de mars 82) dans l échangeur (Pertes de charges) Permet de surventiler en journée

28 Mise en œuvre Eléments clés : Insufflation mécanique Pente Évacuation des condensats et accès nettoyage Contrôler l étanchéité Attention au remblayage (pas de sable) : utiliser un remblaye avec une bonne conductivité thermique afin de favoriser l échange

29 Eléments clés A savoir : Pas encore d exigence sur les matériaux Thermique d hiver discutable par rapport à d autres options Gain sur le dégivrage Gain sur l été en rafraichissement : surventilation et bypass Attention aux défauts d isolation en sortie de puits et aux fuites des registres (sur une maison perte de 25% sur l efficacité du puits) A éviter dans les zones à radon Evacuation des condensats : eau et humidité Etanchéité des conduits

30 La modulation des débits de ventilation

31 Modulation Tertiaire : Variations d occupation Variations d usage (ex : cuisines prof., parking) Résidentiel 50% des VMC sont hygroréglables aujourd hui

32 Un exemple instrumenté 2 amphithéâtres universitaires jumeaux en architecture, en équipement et en occupation, St- Etienne capacité d accueil de 300 personnes, occupation variable CTA double flux assurant seule le chauffage avec recyclage (25% d air neuf) Amphi 202 Amphi 201 Étude CETIAT ELYO

33 Un exemple instrumenté Caractéristiques techniques : CTA : m 3 /h DF réseau de gaines identique pour les 2 CTA 2 amphithéâtres strictement identiques : 2 X 2 bouches de reprise rectangulaires en haut 6 bouches de soufflage circulaires, 4 au-dessus des gradins, 2 au-dessus de l'estrade dimensions : 14 17m, hauteur 5,2 m en bas et 2,65 m en haut

34 Un exemple Choix technologique : régulation par sonde CO 2 en gaine de reprise 2 variateurs de fréquence Leroy Sommer (extraction - soufflage) instrumentation pour la régulation + le suivi en continu : en salle et dans les centrales (t C, HR%, CO 2, comptage énergétique, comptage électrique)

35 Un exemple Gains en confort et en QAI : vitesse d air plus faible diminution perceptible du bruit niveaux de CO 2 en permanence < 1300 ppm : une QAI garantie qq soit l occupation effet indirect : l amphi 202 équipé est choisi de préférence au détriment du 201

36 Un exemple gains par rapport à une CTA double flux chauffée avec 25% d air neuf : thermique = 3697 kwh / conso totale référence électrique = 5026 kwh / 8328 conso totale référence Temps de Retour moins intéressants que ceux couramment décrits (ici plutôt 5 à 10 ans) car confrontés à une exploitation déjà rationnelle de l énergie (25% d air neuf). Néanmoins des gains importants en terme de QAI

37 Les systèmes Monozone (ventilo) / Multizone (volet) Capteurs : Asservissement : CO2, agitation, présence (tout ou peu) : optique Action : proportionnelle ou séquentielle, tout ou peu (rien) Systèmes sous Avis Techniques (crdbnr = coefficient multiplicateur du débit pour calculer les gains Attention aux gains sur la consommation du ventilateur selon la variation choisie

38 Zoner : Les règles de conception occupation (temps et nombre), Usages Définir les débits par zones Débit hors occupation Min-Max en occupation «boost» par l occupant (confort) Surventilation ou free cooling

39 Les règles de conception Choisir le système : Simple ou double flux Asservissement Capteur, nombre et position Bonne diffusion du CO2, recommandé en reprise (mélange uniquement) ou à H<3,5m Capteurs optiques généralement < 5m, dimensionner selon la zone de couverture Vérifier le confort aux débits min et max : Acoustique Diffusion d air

40 Mise en œuvre

41 Eléments clés Conduits flexibles et souples : faibles longueurs - Toujours bien tendus Attention à l écrasement. Limiter le nombre de coudes. Etanchéité réseau : accessoire à joint à privilégier. Isoler les conduits hors volume chauffé en double flux (50 mm). Mortaise pour les entrées d air en simple flux. Attention à l acoustique.

42 Source CETE de Lyon Source CETE de Lyon Source guide double flux CSTB

43 En résumé Deux grandes stratégies en hiver : Récupérer Moduler Free-cooling et surventilation Ventilateurs basse consommation Attention à la mise en œuvre : Étanchéité des réseaux Minimiser les pertes de charge Prévoir l entretien

44 Merci de votre attention

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