Ventilation mécanique : Mesure et réglage des débits; Hygiène, encrassement et entretien

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1 Ventilation mécanique : Mesure et réglage des débits; Hygiène, encrassement et entretien Samuel Caillou Division Climat, Equipements et Performance Energétique CSTC - Mesure des débits 1

2 Kitchen Toilet Bathroom Washroom Storage Total Pourquoi mesurer et régler les débits? Deux exemples de mesures sur site: Débit (m³/h) Mauvaise Qualité de l air! Exigence Exemple Exemple Pourquoi mesurer? Effectuer le réglage Vérifier le fonctionnement réel Repérer une grosse erreur Réglage?! Trop faibles! Grosses erreurs: Exemples typiques Grosse fuite Caisson silencieux mal fermé Raccord non connecté Toutes les bouches presque fermées Groupe à un débit trop faible (<<100%) Locaux sans exigence avec débit élevé Ex réel: 50 m³/h grenier et 20 m³/h living! Toujours mesurer A LA FIN (après toutes les modifications!) 4 2

3 Pourquoi mesurer et régler les débits? Pour avoir le bon débit au bon endroit Qualité d air santé Confort Pour un bon équilibre entre alimentation et évacuation (système D) Energie Récupération de chaleur 5 Réglage et mesure des débits dans la PEB D abord il faut des débits conformes Débit mesuré > ou = débit minimum exigé Possibilité de réduction du niveau Ew via facteur m et récupération de chaleur (pour D uniquement) Système B C D Niveau Ew Jusque ~5 points Jusque ~5 points Jusque ~10 points Rem: mesure aussi exigée dans certains cas Primes CALE (Construire avec l énergie) 6 3

4 Comment mesurer les débits? Quelle méthode pour quel résultat? Bien plus difficile que des mesures avec un mètre ou une balance Attention, avec certaines méthodes et dans certaines conditions Plus de 50% d erreur!! 7 Mesure débits en pratique Quelle méthode instrument? Fiabilité erreur de mesure! Disponibilité Facilité d utilisation (sur chantier ) Prix Qui est responsable? Mesureur (installateur, rapporteur, autre) Attention, mesure = tâche délicate Fabricant instrument de mesure? Mesureur fait confiance au certificat de calibration du fabricant 00/00/ 2006 Titre de la présentation 8 4

5 Vue d ensemble des méthodes 1) Au niveau de la bouche 2) En conduit 3) Au niveau de la bouche avec conduit supplémentaire 4) Pression sur un composant installé Mesure au niveau de la bouche Anémomètre à hélice Grand diamètre, 100 mm Petit ou grand cône 5

6 Mesure au niveau de la bouche Petite sonde dans un cône spécifique Soit petite hélice de 16 mm Soit fil chaud Cône spécifique: forme, orifice pour la sonde Mesure au niveau de la bouche Compensation de pression, type FlowFinder ou FlowFinder mk2 Stabilisation du flux grâce à une grille Compensation de la perte de charge avec un ventilateur intégré à l appareil 6

7 Mesure au niveau de la bouche Compensation de pression, type DIFF Stabilisation du flux avec un long cône et des diffuseurs Pas de grille de stabilisation Idem, compensation de la perte de charge avec un ventilateur intégré à l appareil Conditions normales Bouche classique Flux symétrique Bouche suffisamment ouverte 7

8 Conditions spéciales Bouche particulière Flux latéral Secteur propre Bouche particulièrement fermée Ou combinaison En alimentation: attention! Conditions normales Conditions spéciales Avec Grille Sans Grille Grand Cône Petit Cône Fil chaud Anémo. À hélice Compensation Anémomètre À hélice Petite sonde Dans un cône 16 8

9 En évacuation Conditions normales Conditions spéciales (bouches très fermées) Avec Grille Sans Grille Grand Cône Petit Cône Fil chaud Anémo. À hélice Compensation Anémomètre À hélice Petite sonde Dans un cône Vue d ensemble Compensation Evacuation Bouche normalement ouverte Bouche très fermée Bouche classique + ouverte + centré Alimentation Instrument non centré Bouche spéciale OU fermée Avec grille v v v v v Compensation Sans grille v x v nvt x Petit cône v! v nvt x Grand ône v v v x! Petite sonde dans un ône x x x x x Anémomètre hélice Anémomètre hélice 9

10 Solution Compensation + grille (FlowFinder) Bon dans toutes les conditions! Alimentation ou évacuation Pour toutes les bouches et conditions MAIS point clé = grille stabilisatrice Compensation ne suffit pas Stabilisation (grille) est nécessaire Compensation sert à compenser la perte de charge de la grille Insuffisant (sans grille) Solution grande hélice avec un cône Evacuation Ok, 10-15% d erreur Alimentation Pas de flux asymétrique ou latéral! Pas de bouches presque fermées! Grand cône Appareil bien centré!!! Placement des bouches 10

11 Non alignement instrument et bouche Exemples pour 2 bouches différentes (alimentation, 50 m³/h) Centre Coin 1 Coin 2 Compensation Anémomètre à hélice Avec grand cône Mesure en conduit Type de sonde Sonde thermique Anémomètre petite hélice (16 mm) Tube de Pitot vitesse > m/s! 11

12 Mesure en conduit Mesure idéale Longueur droite avant: > 40 x diamètre! Plusieurs points de mesure (cfr EN 12599) Mesure en conduit Solution pratique, diamètre <= 160 mm Longueur droite min: 10 x diamètre Un seul point de mesure, au centre Correction Pipe factor (profil de vitesses) Valeurs courantes: 0.85 à 0.90 Dépend du Re (vitesse) Dépend de la longueur droite 12

13 Mesure en conduit En général, erreur < 10-15% Mais dépend du choix du pipe factor Mais, plusieurs inconvénients Conduit doit être accessible Longueur droite minimum (10 x D) avant Condition sur la vitesse Fil chaud: ok Anémomètre à hélice: pas < 1 m/s Tube de pitot tube: > m/s Position, orientation, étanchéité du trou, etc. Calcul nécessaire (correction pipe factor ) Méthode alternative en conduit But Utiliser la méthode en conduit au niveau de la bouche 13

14 Méthode alternative en conduit Conditions Stabilisation sur une longueur plus courte si réductions Ex: diamètre 80 mm: longueur min 80 cm nécessaire Limité à des débits inférieurs à m³/h pour limiter la perte de charge Pipe factor: 0.90 Mais Pas très pratique Idem en conduit : centrage, calculs, etc. Pas en évacuation! Pression sur un composant installé Principe: Mesure d une différence de pression Sur un composant déprimogène Exemples de composants Bouche Plenum box + grille Clapet de mesure (et réglage) Echangeur de chaleur (KVR) (ventilateur) Etc 14

15 Pression sur un composant installé Limitations Données produits fiables sont nécessaires!! Le composant = instrument de mesure! Fabricant du composant est aussi impliqué (+ mesureur + fabricant manomètre) Doit être prévu lors conception/installation Peut créer une perte de charge supplémentaire Ce composant doit rester accessible Recommandations générales Appareil de mesure centré par rapport à la bouche Mesure moyenne sur un certain temps Par ex. 5 à 10 secondes Attention seulement sur certains appareils Répéter la mesure plusieurs fois Si il y a un doute sur le résultat 15

16 Installer des bouches MESURABLES! 16

17 Méthodes de réglage des débits Objectifs du réglage des débits Atteindre le bon débit dans chaque local Le plus près possible du débit de conception Mais toujours au moins le débit min exigé Assurer l équilibre pulsion/évacuation (D) Tout ça en limitant les pertes de charge et la production de bruit Bouches le plus ouvertes que possible Limiter la vitesse du ventilateur 17

18 Durée Méthodes disponibles Méthode classique Méthode «intuitive» Méthode simplifiée Précision Méthode «intuitive» Principe On règle chaque bouche individuellement pour atteindre le débit de conception Mais le réglage d une bouche modifie le débit dans toutes les autres bouches! Plusieurs passages sont donc nécessaires Inconvénients Non systématique: risque de perte de temps Aucun feedback pendant le réglage Aucune garantie de résultat! A déconseiller 18

19 Méthode classique Principe Hypothèse: variation proportionnelle des débits dans les différentes branches But: mêmes rapports mesuré/conception dans chaque bouche Réglage de chaque bouche: par itération en comparant les rapports avec la bouche de référence Méthode classique Avantage Très efficace Même pour un grand nombre de bouches Inconvénients Méthode très longue Nombreux aller-retour entre bouches 19

20 Durée Proposition méthode simplifiée Méthode simplifiée: Réduire la durée du réglage Sans trop perdre en précision Méthode classique Méthode «intuitive» Nouvelle méthode Précision Méthode simplifiée Principe Idem méthode classique: rapports identiques Particularité: les itérations sont remplacées par des prédictions obtenues par calcul gain de temps! 20

21 Prédiction des valeurs de réglage? But Calculer le débit à atteindre lors du réglage de chaque bouche individuellement (pas d itérations) Hypothèses de base Pendant le réglage, débit total constant Lors du réglage d une bouche, la variation de débit est répartie proportionnellement dans les autres bouches Sur base des rapports mesuré/conception initiaux (bouches ouvertes), on peut calculer le débit à atteindre dans chaque bouche outil de calcul Outil de calcul Identification des locaux Débits de conception Débits mesurés bouches ouvertes Ordre de réglage et débits à atteindre Vérification des débits et réglage du ventilateur 42 21

22 Illustration Situation initiales: mesure des débits bouches ouvertes Calcul des rapports mesuré/conception Classement des bouches en fonction de ces rapports La bouche n 1 a le rapport le plus petit Cette boucher n 1 doit rester complètement ouverte Illustration Réglage de la bouche n 2 pour atteindre le débit calculé (prédiction) Le rapport mesuré/conception est alors identique pour 2 ET pour 1 (non mesuré)

23 Illustration Réglage de la bouche n 3 Le rapport mesuré/conception est alors identique pour 3 ET pour Illustration Réglage de la bouche n 4 Le rapport mesuré/conception est alors identique pour 4 ET pour

24 Illustration Réglage de la bouche n 5 Le rapport mesuré/conception est alors identique pour 5 ET pour Dernière étape: régler le ventilateur avec une réserve suffisante Limitations et champs d application Limitations des hypothèses Hypothèse de proportionnalité: non valable lorsque les bouches sont fortement fermées Le débit total n est pas constant car la perte de charge augmente Une petite erreur se propage d étape en étape Champs d application Petites installations: max 10 bouches par branche Réseau correctement dimensionné Ecarts limités entre les rapports mesuré/conception extrêmes Max -50% / + 50% Débit au ventilateur le plus proche possible du débit de conception 24

25 Hygiène, encrassement et entretien Rappel principes de base ventilation Evacuer les polluants intérieurs Humidité, CO 2 et bio-effluents, VOC, etc. Alimenter en air neuf/frais Air extérieur, normalement peu pollué Points d attention Eviter les sources de polluants dans le système lui-même! Améliorer la qualité de l air neuf? 25

26 Emplacement prise d air: exemples Mauvais exemples Rejet Prise d air! Aération des eaux usées Prise d air: problèmes très fréquents! Problèmes d odeurs! Odeurs d égouts: aération des eaux usées Odeurs de combustion/fumée: cheminées Problèmes de qualité de l air! Particules de suie (cheminées) Moisissures et bactéries (mesures projet Optivent) Débit d air neuf réel est réduit (Etude BBA aux Pays-Bas) 26

27 Distance prise d air autres rejets Distance suffisante avec les autres rejets Du même bâtiment Et des bâtiments voisins! Types de rejets Sorties de ventilation Rejets de hotte, de séchoir, etc. Evacuations des appareils de combustion Aération des eaux usées Etc. Distance prise d air: règle simplifiée Règle générale: prise d air 2 m plus bas que tous les autres rejets (ventilation, hotte, chauffage, etc.) Sur une autre paroi si possible Exemple pratique Prise d air dans une façade Rejets en toiture 27

28 Distance prise d air: calcul détaillé Calcul selon NBN EN 13779, annexe A.2.4 Formules pour différents cas typiques Ex: en toiture, à la même hauteur l m > q (l s) l = distance en m q = débit en l/s 450 m³/h min 3.5m Autres cas: voir EN ou règle simplifiée Distance prise d air autres rejets Aussi pour les ouvertures d alimentation naturelle des systèmes A et C! Bon exemple Ouvertures d alimentation naturelles 28

29 Emplacement prise d air: autres conseils Loin de sources de pollution Animaux, sol, : min m du sol Parking, local poubelles, végétation, etc. Traffic: choix d une autre façade si possible Protection contre la pluie Chapeau de protection Vitesse d air max 2 m/s (mais difficile ) Filtration: pourquoi filtrer avec système D? Priorité = protection du système Min classe G4 (classes selon EN 779) Qualité et étanchéité du filtre: plus important que la classe! Bonus = améliorer la qualité de l air neuf But: filtrer les particules extérieures: PM 10, PM 2.5, pollen, moisissures, etc. Seulement possible avec systèmes B et D Pour atteindre cet objectif, l enveloppe du bâtiment doit aussi être bien étanche à l air 29

30 Choix des filtres: protection du système Attention à l étanchéité du filtre et caisson de filtre Eviter les filtres chaussette Choisir une unité bien construite pour éviter les fuites par by-pass Filtre dans le mauvais sens Mauvais filtre conduits encrassés! Choix des filtres: améliorer IAQ (Bonus) Idem: attention à l étanchéité du filtre! Classe filtre Classe F7 Et préfiltration G3 ou G4 Exemples Caisson supplémentaire F7 après le groupe Certains groupes sont couçus avec 2 filtres Préfiltre G3 en conduit Préfiltre G3 déposé directement sur le filtre dans le groupe 30

31 Prise d air extérieure = préfiltre? Treillis grossier Gros débris: feuilles, etc Empêche accès petits animaux Treillis fin? Plutôt à éviter! Encrassement très rapide Perte de charge très élevée (car surface beaucoup plus faible qu un filtre ) Encrassement sur chantier Protéger tous les composants Pendant le transport ET stockage Pendant le montage (autres travaux en cours) Ne pas utiliser le système de ventilation pour sécher le bâtiment 31

32 Entretien (par l utilisateur) Filtres A remplacer min 1 x par an, avant l hiver A nettoyer régulièrement Tous les 2-3 mois selon les cas Aspirer délicatement Le groupe doit être facilement accessible! Bouches Très régulièrement Facile à faire pas l utilisateur Entretien (par l utilisateur) Ouvertures d alimentation naturelle Assez régulièrement, selon encrassement Facile à faire pas l utilisateur 32

33 Entretien Echangeur Selon prescriptions du fabricant Généralement dans un bain d eau Ventilateurs Selon encrassement Système C s encrasse plus vite (pas de filtres) Conduits et caisson de distribution Tous les 8-10 ans si filtration efficace Conduits d évacuation (C et D) s encrassent plus vite Trappe d accès si + de 10 coudes ou si obstacle Caisson de distribution accessibles! Exemples d encrassement des conduits Conduits Alimentation Conduits Evacuation 6 ans horizontal vertical 9 ans 16 ans 33

34 Entretien des conduits Principe Système aspiration + filtration raccordé à 1 bouche Brosse rotative via une autre bouche Toutes les autres bouches sont scellées 34