CONFERENCE DES SERVICES CANTONAUX DE L'ENERGIE KONFERENZ KANTONALER ENERGIEFACHSTELLEN Aide à l'application Installations de ventilation 1. Contexte Une série d'aides à l'application a été créée afin de faciliter la mise en oeuvre des législations cantonales en matière d'énergie. Le présent document traite des exigences relatives aux installations de ventilation. Il traite en particulier des éléments suivants: récupération de chaleur installations d'extraction d'air importantes vitesse maximale de l'air régulation en fonction de l'occupation des locaux et du type d'activités. Les règles de la technique doivent par ailleurs être respectées, en particulier les normes et règlements des associations professionnelles. La preuve du besoin pour les installations de réfrigération et/ou d'humidification d'air fait l'objet d'une aide à l'application séparée. 2. Exigences 2.1 Récupération de chaleur Les installations de ventilation à double flux doivent être munies de récupérateurs de chaleur Voir également 3.1 Récupération obligatoire 2.2 Installations d'extraction d'air importantes Les installations mécaniques d'extraction d'air des locaux chauffés doivent être équipées, soit d'un dispositif contrôlé d'amenée d'air neuf et d'un récupérateur de chaleur, soit d'un dispositif permettant de valoriser la chaleur de l'air rejeté, dans la mesure où le volume d'air rejeté représente plus de 2'500 m 3 /h et que le temps d'exploitation dépasse 500 h/a. Voir également 3.2 Récupération sur installations d'extraction d'air
Page 2 Aide à l'application "Installations de ventilation" CONFERENCE DES SERVICES CANTONAUX DE L'ENERGIE Voir également 3.3 Vitesses de l'air maximales 2.3 Vitesse de l'air La vitesse de l'air, rapportée à la section nette, doit être inférieure à 2 m/s dans les appareils et ne pas dépasser la vitesse suivante dans les gaines de distribution : jusqu'à 1'000 m 3 /h 3 m/s, jusqu'à 2'000 m 3 /h 4 m/s, jusqu'à 4'000 m 3 /h 5 m/s, jusqu'à 10'000 m 3 /h 6 m/s, plus de 10'000 m 3 /h 7 m/s. On peut admettre des vitesses supérieures si un calcul professionnel de la consommation énergétique permet de prouver que ce dépassement n'entraîne pas de consommation supplémentaire, ou encore si elles sont inévitables du fait de conditions spécifiques aux locaux ou que l'installation fonctionne moins de 1'000 heures par année. Voir également 3.4 Exploitation différenciée 2.4 Exploitation séparée Les installations de ventilation desservant des locaux ou des groupes de locaux aux affectations sensiblement différentes, doivent comporter des dispositifs permettant une exploitation séparée. 3. Explications 3.1 Récupération de chaleur Définitions La nomenclature utilisée se base sur la norme SIA V382/1 (Edition 1992): - Air neuf AN - Air mélangé AM - Air soufflé AS - Air repris, évacué AE - Air recyclé AC - Air rejeté AR La séparation entre AE et AR peut aussi être provoquée par un système de récupération de chaleur. Obligation de récupérer la chaleur Efficacité minimale Les nouvelles installations de ventilation (y compris remplacement du monobloc) avec air neuf et air rejeté doivent en principe être équipées d'une récupération de chaleur. La récupération de chaleur dans les nouvelles installations de ventilation doit correspondre à l'état de la technique. Cette exigence est généralement remplie si le rendement annuel (selon la directive 89-1 de la Société Suisse des Ingénieurs en chauffage et climatisation, SICC, Berne) atteint au moins 75%.
Aide à l'application "Installations de ventilation" Page 3 CONFERENCE DES SERVICES CANTONAUX DE L'ENERGIE Le rendement annuel peut également être estimé sur la base du taux de couverture et du facteur d'amplification électrothermique (p.ex. avec le logiciel EnerSave, disponible gratuitement sur Internet: www.hta.fhz.ch/institute/zig/deutsch/dienstleistungen/enersave.htm). L'évaluation de la faisabilité d'un récupérateur de chaleur est indépendante de la part d'air recyclé. Elle doit être basée uniquement sur les débits d'air neuf et d'air rejeté et leurs variations en fonction du mode de fonctionnement. Le calcul du rendement du récupérateur de chaleur est effectué uniquement à partir de ces deux débits. Il n'est par définition pas nécessaire de prévoir de récupérateur de chaleur pour les installations utilisées seulement pour le recyclage d'air, sans apport d'air neuf ni air rejeté. Les installations utilisées exclusivement pour la ventilation de locaux non chauffés (p.ex. garages) et qui ne sont pas pourvues d'une batterie de chauffe ne doivent par définition pas non plus être équipées d'un récupérateur de chaleur. Recyclage d'air Ventilation de locaux non chauffés 3.2 Installations d'extraction d'air importantes Selon la norme SIA V382/3, les extractions mécaniques sont des installations de ventilation forcée équipées de ventilateurs (évacuation mécanique). Lorsque les deux valeurs seuil (débit d'air évacué 2'500 m 3 /h et 500 heures de fonctionnement par année) sont dépassées, les installations de ventilation sans traitement d'air et sans apport mécanique d'air neuf qui évacuent de l'air provenant de locaux chauffés doivent être équipées de récupérateurs de chaleur. A la place d'un apport d'air neuf contrôlé avec récupération de chaleur, on peut récupérer la chaleur de l'air évacué d'une autre manière, par exemple à l'aide d'une pompe à chaleur pour le chauffage ou la production d'eau chaude sanitaire. Selon la norme SIA V382/3, les installations d'extraction mécanique doivent être pilotées de manière à permettre l'évacuation de l'air de chaque local raccordé en fonction de ses besoins. Lorsqu'il s'agit d'installations d'évacuation centralisées, le dimensionnement du ventilateur doit tenir compte du facteur de simultanéité de l'utilisation. Un entraînement à plusieurs allures ou à vitesse variable est souhaitable, afin de permettre l'adaptation de l'exploitation aux besoins variables. La récupération de chaleur n'est pas obligatoire lorsque l'air est extrait d'un local non chauffé. Cela est par exemple le cas pour les installations d'extraction d'air de garages ou de halles de stockage non chauffées. Lorsque l'air extrait contient de la chaleur provenant par exemple d'une installation de production et que les locaux ne sont pas équipés d'un système de chauffage (corps de chauffe, aérothermes, etc.), les rejets thermiques doivent être mis en valeur dans le bâtiment concerné, pour Définition Obligation de récupérer la chaleur Alternative: utilisation des rejets thermiques Etat de la technique Air extrait de locaux non chauffés Air extrait de locaux avec rejets thermiques
Page 4 Aide à l'application "Installations de ventilation" CONFERENCE DES SERVICES CANTONAUX DE L'ENERGIE autant que cela soit technique réalisable et économiquement supportable (voir aide à l'application "Chauffage et production d'eau chaude sanitaire"). 3.3 Vitesse de l'air Vitesse admissible Dimensionnement Dans le but de limiter la consommation d'électricité des installations de ventilation et de climatisation, la vitesse de l'air dans les canaux et les appareils est soumise à des valeurs limites dépendantes du débit d'air. Les exigences relatives à la vitesse de l'air dans les canaux et les appareils de ventilation et de climatisation constituent une limite supérieure. Si le dimensionnement est réalisé soigneusement, des vitesses plus faibles (p.ex. par sections de canaux et d'appareils plus élevées) permettent de se rapprocher de l'optimum économique. Pour un dimensionnement correct des installations, on peut notamment se baser sur la fiche technique "Ventilation mécanique énergétiquement performante" de l'office fédéral de l'énergie (OFCL 3003 Berne, n de commande 805.162f). Section nette des appareils Vitesses plus élevées La vitesse de l'air dans les appareils est calculée sur la base de la section nette des surfaces laissant passer l'air des appareils installés dans un monobloc (p.ex. surface frontale nette de la batterie de chauffe, de l'échangeur de chaleur ou des filtres). Cela correspond généralement à une vitesse maximale de 1,5 m/s basée sur la section nette de la caisse du monobloc. Exemples de calcul: Echangeur de chaleur rotatif: demi surface de la roue, définie par son diamètre extérieur; la surface de l'axe est négligeable. Filtres: somme des sections nettes de tous les éléments filtrant, calculée sur la base des dimensions intérieures du cadre pour chaque élément. Amortisseurs acoustiques; surface nette totale y.c. les coulisses. Des vitesses de l'air plus élevées sont admissibles dans les trois cas suivants: 1. Pas d'augmentation de la consommation d'énergie Valeur caractéristique jour 1. Lorsqu'un calcul précis permet de démontrer que la consommation d'énergie n'en est pas augmentée. Dans un réseau de gaines compliqué (ramifié), seuls les canaux faisant partie de la branche présentant la plus grande perte de pression doivent être pris en compte (il s'agit en général de la branche la plus longue). Dans les autres branches, la pression peut être ajustée par une élévation de la vitesse de l'air plutôt que par des réducteurs de pression, sans que cela présente d'inconvénient du point de vue de l'énergie. La norme CEN/TC 156 utilise une valeur caractéristique simple pour évaluer un système de ventilation du point de vue de l'énergie. Il s'agit de la puissance soutirée spécifique pour le transport d'air au point d'exploitation avec le débit d'air maximal, soit la somme des puissances soutirées des moteurs (yc éventuels unités de réglages pour l'amenée et
Aide à l'application "Installations de ventilation" Page 5 CONFERENCE DES SERVICES CANTONAUX DE L'ENERGIE l'évacuation d'air) basée sur le débit d'air moyen (moyenne du débit d'air soufflé max. et du débit d'air évacué max.). Les nouvelles installations devraient au moins respecter les exigences de la catégorie 2 (correspondant à max. 0,42 W/[m 3 /h]), les installations rénovées celles de la catégories 3 (correspondant à max. 0,69 W/[m 3 /h]) (voir la fiche technique "Ventilation mécanique énergétiquement performante", n de commande OFCL 805.162f). Le respect de ces valeurs-limites constitue la preuve qu'il n'y a pas de consommation accrue d'énergie. 2. Lorsque l'installation fonctionne moins de 1000 heures par année. Dans certains cas, le dimensionnement peut être basé sur la vitesse de l'air en deuxième vitesse plutôt qu'au niveau le plus élevé (pleine charge). Il faut pour cela que le niveau le plus élevé ne puisse être enclenché que manuellement et que l'installation retourne automatiquement en deuxième vitesse après un certain temps (minuterie), de manière à ce que la durée de fonctionnement à pleine charge soit nettement inférieure à 1000 heures par année. Pour que la ventilation demeure efficace, la deuxième vitesse doit en outre correspondre au moins aux deux tiers du volume d'air maximal. Ce cas de figure est fréquemment rencontré dans l'hôtellerie, où le taux d'occupation maximum n'est atteint que sporadiquement. 2. Faible durée de fonctionnement 3. Lorsque des obstacles de courte distance ne peuvent pas être évités (p.ex. évitement ou rétrécissement pour un passage de mur); ce cas se présente fréquemment lors de transformations. Pour les installations d'extraction d'air dans les parkings, la hauteur minimale de la cheminée est définie selon les "Recommandations sur la hauteur minimale des cheminées sur toit" de l'ofefp. La vitesse de l'air doit toujours être supérieure à 6 m/s. La vitesse dans le conduit d'air rejeté peut donc dépasser la valeur limite. Le positionnement de la sortie d'air rejeté doit être réalisé selon la directive SICC 96-1. 3. Rétrécissements Evacuation de l'air des parkings 3.4 Régulation en fonction des besoins Si le renouvellement d'air ne dépasse pas 2,0 h -1 on peut renoncer à un dispositif permettant une exploitation différenciée de locaux ou groupes de locaux similaires, dans la mesure où la demande en énergie n'est pas supérieure à un local ventilé naturellement sans récupération de chaleur. Exploitation différenciée pas nécessaire