centre scientifique et technique de la construction …© d’air confort pour avoir un bon...

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Centre Scientifique et Technique de la Construction www.cstc.be

Samuel CaillouDivision Climat, Equipements et Performance EnergétiqueCSTC - Centre Scientifique et Technique de la Construction

Ventilation : Mesure et réglage des débits


Pourquoi régler les débits?

Pour avoir le bon débit au bon endroit

Qualité d’air

Confort

Pour avoir un bon équilibre entre débitsd’alimentation et d’extraction (système D)

Energie – Récupération de chaleur

2

2


Exemple de mauvais réglage…

Débits d’alimentation

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Local Exigence PEB(m³/h)

Débit mesuré(m³/h)

Mesuré/PEB(%)

Living 103 20 20%

Chambre 1 64 27 42%

Chambre 2 47 26 55%

Chambre 3 38 20 53%

Grenier - 47 -

Cave - 50 -


Pourquoi mesurer les débits?

Pour effectuer le réglage

Pour vérifier le fonctionnement réel

Pour repérer une grosse erreur

Raccord non connecté

Grosse fuite(silencieux)

12 m³/hdans laChambre!!

Cuisine 9 m³/h!SDB 13 m³/h!WC 7 m³/h!

Toujours mesurer A LA FIN (après toutes les modifications!)

3


Réglage et mesure dans la PEB

D’abord il faut des débits conformes Débit mesuré > ou = débit minimum exigé

Possibilité de réduction du niveau Ewvia le facteur m (et équilibre pour D)

Rem: mesure aussi exigée dans certains cas Primes

CALE (Construire avec l’énergie)

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Système Niveau Ew

B Jusque ~5 points

C Jusque ~5 points

D Jusque ~10 points


Comment mesurer les débits?

Quelle méthode pour quel résultat?

Bien plus difficile que des mesuresavec un mètre ou une balance…

Attention, avec certaines méthodeset dans certaines conditions

Plus de 50% d’erreur!!

6

4


Etude en cours au CSTC

Comparaison de différentes méthodes

But

Identifier les méthodes acceptables

Recommandations pour la mesure en pratique

Mais ce n’est pas une question de marque

Seulement types/principes de mesures

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Méthodes de mesure testées

Anémomètre à hélice

Grand diamètre, 100 mm

Petit ou grand cône

5



Petite sonde dans un cône spécifique

Soit petite hélice de 16 mm

Soit fil chaud

Cône spécifique: forme, orifice pour la sonde



Compensation de pression, type FlowFinder

Stabilisation du flux grâce à une grille

Compensation de la perte de charge avec un ventilateur intégré à l’appareil

6



Compensation de pression, type DIFF

Stabilisation du flux avec un long cône et des diffuseurs

Idem, compensation de la perte de charge avec un ventilateur intégré à l’appareil



Petite sonde dans le réseau de conduits

Soit fil chaud

Soit petite hélice de 16 mm

7



Petite sonde + conduit supplémentaire

Tronçon de conduit supplémentaire entre

• Le réseau de conduit

• Et la bouche

Petite sonde (ex fil chaud) dans ce tronçonsupplémentaire



Mesure de différence de pressionau niveau de la bouche

Données du fabricant pour la bouche

Mesure avec un (micro)manomètre

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Ex de résultat en conditions idéales

15

-10%

-5%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

Just

ess

e m

oye

nn

e (

%)

Pulsion

Extraction


Conditions idéales…

En labo…

Bouche “ventouse” classique Pour pulsion/extraction

Symétrique

Débits de 25, 50 et 75 m³/h

Ouverture de la bouche raisonnable

Instrument de mesure centré

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9


Ex de résultat en conditions idéales

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-10%

-5%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

Just

ess

e m

oye

nn

e (

%)

Pulsion

Extraction


Autres conditions = souvent problèmes!

Surtout en pulsion

Avec des flux asymétriques

Bouche avec un secteur “propre”

Bouche en position presque fermée

Appareil de mesure décentré

Etc.

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Vue d’ensemble des solutions

Bouche symétrique et

ouverte

Bouche presquefermée

Flux asymétrique

(secteurpropre)

Appareil NON centré

Flux asymétrique

+ appareil NON centré

Grande héliceavec PETIT cône v ! x - -

Grande héliceavec GRAND cône v ! ! x x

Petite sondeavec cône spécifique x x x x x

FlowFinder v v v v v

DIFF v ! ! - -

Conduit supplémentaire

avec petite sondev - -

Petite sonde dans le conduit v v v - -


Recommandations générales

Bouches asymétriques (secteur “propre”)

A éviter si possible?

Autre solution: pas trop près des parois?

Bouche en position très fermée

A éviter si possible?

Autre solution: dimensionnement correct du réseau?

Attention aussi au bruit

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Recommandations générales

Appareil de mesure centrépar 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


Installer des bouches MESURABLES!

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Solution FlowFinder

Bon dans toutes les conditions!

Mais…

Trop cher (~3000EUR)?

Fragile?

Pas pratique, lourd

N’est plus “up-to-date” (mais il existe une toute nouvelle version, pas encore testée)

…

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Solution DIFF

OK seulement si Pas de bouches asymétriques

Pas de bouches trop fermées

Mais… Aussi cher (~3000EUR)…

Pratique?

…

Recommandations Attendre la stabilisation (parfois longtemps!)

Appareil bien centré

Bon contact entre l’appareil et la paroi


Solution grande hélice avec un GRAND cône

+/- OK seulement si

Pas de bouches asymétriques

Pas de bouches presque fermées

Recommandations

Appareil bien centré!!!

! Placement des bouches

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Solution avec un conduit supplémentaire+ Petite sonde

OK mais…

Attention à la justesse de certaines sondes

Calcul supplémentaire nécessaire (vit débit)

Longue liste de recommandations…

Conduit supplémentaire de min 1 m

Avec réductions et petit diamètre, ex. 80 mm

Mesure à environ 80 cm

Sonde au milieu et bien orientée

Eviter les fuites au niveau de l’orifice


Autres possibilités?

Petite sonde dans le réseau de conduits, mais Réseau accessible?

Tronçon droit de min 10x diamètre…

Sonde au milieu, bien orientée; attention fuites

Mesure de pression au niveau de la bouche Dépend des données du fabricant!!

Solution intéressante à long terme?

NEW FlowFinder mk2 Testé prochainement…

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Méthode 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/extraction (D)

Tout ça en limitant les pertes de charge(et production de bruit)

Bouches le plus ouvertes que possible

Limiter la vitesse du ventilateur

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Méthodes disponibles

Précision

Du

rée

Méthode « intuitive »

Méthode classique


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Méthode « intuitive »

Réglage du débit de conception sur chaque bouche Plusieurs passages sont nécessaires sur chaque bouche

car le réglage d’une bouche modifie le débit dans toutes les autres!

→ Méthode non-systématique.→ Aucun feedback par rapport aux mesures.→ Aucune garantie de convergence et de précision.→ A déconseiller

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Méthode classique: précise mais longue

Méthode « proportionnelle » basée sur la variation proportionnelle des débits dans les différentes branches

Étape préliminaire : Mesure de tous les débits bouches ouvertes Calcul des rapports mesuré/conception Classement des bouches

en fonction de l’ordre des rapports


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Méthode classique: précise mais longue

Étape de réglage de chaque bouche : Par itération Afin d’atteindre le même rapport que la bouche de référence (B ici)

Réglage du ventilateur Pour atteindre au moins le débit de conception partout Les rapports entre bouches restent constants grâce à l’hypothèse de

proportionnalité Vérification des débits

→ Beaucoup d’étapes et d’aller-retour entre bouches→ Très bonne précision (5-10%)

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Illustration

Situation initiales: mesure des débits bouches ouvertes Calcul des rapports mesuré/conception Classement des bouches en fonction de ces rapports

1 54 32


36

Illustration

Réglage de la bouche n°2 Pour que le rapport mesuré/conception soit identique pour 2 ET pour 1

1 54 32 1 54 32

19


37

Illustration


1 54 32 1 54 32


38

Illustration


1 54 32 1 54 32

20


39

Illustration


1 54 32 1 54 32


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Proposition d’une nouvelle méthode

Précision

Du

rée

Nouvelle méthodeMéthode

« intuitive »

Méthode classiqueNouvelle méthode:

→ Réduire la durée du réglage→ Sans trop perdre en précision

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Principe de la nouvelle méthode

Principe identique à la méthode classique Ajustement des rapports mesuré/conception dans chaque bouche Réglage du ventilateur

Particularité: on court-circuite les itérationsen prédisant le comportement du réseau sur base d’hypothèses simples gain de temps!


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Prédire le comportement du réseau ?

But : Calculer le débit à atteindre lors du réglage de chaque bouche

individuellement (pas d’itérations)

Hypothèses de base : Pendant le réglage, le débit total reste constant Lors du réglage d’une bouche, le changement de débit est réparti

proportionnellement dans les autres bouches Sur base des rapports mesuré/conception initiaux (bouches ouvertes), on peut calculer le débit à atteindre dans chaque bouche

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Exemple d’applicationIdentification des locaux

Débits de conception

Débits mesurésbouches ouvertes

Ordre de réglageet débits à atteindre

Vérification des débitset réglage du ventilateur


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Limitations et champs d’application

Limitations des hypothèses L’hypothèse de proportionnalité n’est plus 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 (ex. résidentiel): max 10 bouches par branche? Ecarts limités entre rapports mesuré/conception extrêmes

Max -50% / + 50%? Le réseau doit être correctement dimensionné

Débit au ventilateur le plus proche possible du débit de conception

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Samuel CaillouDivision Climat, Equipements et Performance EnergétiqueCSTC - Centre Scientifique et Technique de la Construction

Ventilation : Résultats de mesures sur site


Le projet OPTIVENT

Mesure des performances sur site

pour identifier les conseils pour

une conception et installation optimales

des systèmes de ventilation

! Les résultats présentés sont préliminaires !

! Le projet et les mesures sont toujours en cours !

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Echantillon des installations mesurées

Jusqu’à présent 26 logements testés(mais pas pour tous les aspects)

22 systèmes D

4 systèmes C

2 appartements

24 maisons unifamiliales

23 installations récentes

1 de 2002

2 de 2007


Conformité avec les exigences PEB

Débits ≥ débits minimum exigés?

Ex. espaces humides:

Non conforme dans la majorité des cas!

Mais…

Déb

its

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Débits dans les espaces humides

En moyenne, presque OK

Dans quelques cas: débits beaucoup trop faibles!

Max

Moy

0.75

0.25

Min


Débits dans les espaces secs

Dans quelques cas: débits beaucoup trop faibles!

Parfois, mauvais réglage: trop de débit danscertains locaux, pas assez dans d’autres…

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Débits totaux

Systèmes C

Systèmes D


Débits totaux

Dans la plupart des cas, débit total OK

Mais souventle réglage entre locaux n’est pas bon!

Systèmes C

Systèmes D

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Débits: le rôle de l’utilisateur

Principalement pos 1!

Pourquoi?

Trop de bruit

Economies d’énergie: électrcité, chauffage

Mais aussi plus subjectif: impression que ce n’est pas nécessaire…

Système OFF(1)

Position 1(17)

Position 2(4)

Position 3(0)


Débits en position 1

Le débit en position 1 est

Probablement ok pour périodes d’absence…

Mais probablement trop faible pour utilisation normale dans la plupart des cas…

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Débits: conclusions et recommendations

En général, débit total OK

Capacité du ventilateur est suffisante

Pertes de charge semblent ok

Mais attention au réglage des débits dans les différents locaux!

Role de l’utilisateur…

Information par l’installateur sur le système

Documentation: manuel, etc.


Débits beaucoup trop faibles: Ex typiques

Grosse fuite

Caisson silencieux mal fermé

Raccord non connecté

Toutes les bouchespresque 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!56

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Mesure de consommation électrique

Power meter

Mesure de la puissance active

Directement sur secteur

Mais pas toujours possible

Con

so

éle

ctr

iqu

e


Conso électrique: “specific power” SP

Definition: W/(m³/h) ),max( sup extractply

recyclingAHU

systemVV

PPSP

Position 3

Position 2

Position 1

Résultats seulement pour D

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Conso électrique: améliorations possibles

2 appartements avec unités déntralisées,mais long conduit de/vers extérieur!


Conso électrique: recommendations

Vitesse de l’air dans les conduits

Limiter la vitesse

Utiliser des conduits de diamètre suffisant…

Type de conduit

Eviter les flexibles!

Eviter les systèmes avec diamètre trop faible(dans la chape)

Utiliser des conduits rigides cylindriques

Ou des semi-flexibles si diamètre suffisant

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Analyses microbiologiques

Evaluation de la

qualitéde l’air

Analyse de l’air

Analyses de

surfaceAnalyse

des filtres

Mic

rob

io


Analyse de l’air: moisissures et bactéries

Dans l’air (RCS):

Extérieur (= référence!)

Air fourni (conduit ou ouverture naturelle)

Intérieur (dans la pièce)

Mic

rob

io:

AIR

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Analyse de l’air: moisissures et bactéries

Dans l’airsur milieu de culture:

Comptage colonies + identification microscope

Dans l’airsur microfiltre

Identification des particules par microscopie(spores, fragments, pollen, etc.)

Après 4-6 jours d’incubation…


Moisissures

Qu’est-ce qu’une moisissure? Cycle développement spécifique

• Spore + bonnes conditions développment mycelium production de spores…

1 spore = 1 à 10 µm

Où vivent-elles? Besoin de nutriments et humidité

Extérieur: sol, matière organique, etc.

Normamellement pas dans les bâtiments!

Quand sont-elles dangereuses? Principalement des effets allergènes, etc.

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Moisissures dans l’air: air extérieur

Grande variabilité à cause de L’environment (boisé, agricole, etc) Aussi de la saison (plus en été/automne)

Mais TOUJOURS comparaison intérieur/extérieur65

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Mo

lds (

CF

U)

Samples

Outdoor air

Supply air

Indoor air

Co

nfl

ue

nce


Moisissures dans l’air: systèmes D

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Mo

lds (

CF

U)

Samples

Outdoor air

Supply air

Indoor air

Co

nfl

ue

nce

Air fourni << air extérieurAir intérieur < air extérieur

Les spores sont partiellement retenues par les filtres

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Moisissures dans l’air: systèmes C

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4

Mo

lds (

CF

U)

Samples

Series1

Series2

Series3

Co

nfl

ue

nce

Pas de filtres effet moindre

Mais quand mêmeAir fourni < ou = air extérieur

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Mo

lds (

CF

U)

Samples

Outdoor air

Supply air

Indoor air

Co

nfl

ue

nce


Influence de la saisonSystème CMaison 1

Système DMaison 2

Hiver(80 l)

Hiver(80 l)

Eté(40 l)

Eté(40 l)

Plus en été qu’en hiver, mais comparaison extérieur/intérieur

Mêmes conclusions: Air fourni < ou = air extérieur

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Bactéries

Qu’est-ce qu’une bactérie? Développement très rapide

• Par dédoublement

1 bactérie = ~1 µm

Où vivent-elles? Besoin de nutriments

+ humidité éleveée

Extérieur: sol, matière organiqueeau, plantes, animaux, etc.

Aussi partout ET à l’intérieur: mains, gsm, clavier, nourriture, personnes, etc.

Quand sont-elles dangereuses? Certaines sont pathogènes (maladies)


Bactéries dans l’air: systèmes D

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Ba

cte

ria

(C

FU

)

Samples

Outdoor air

Supply air

Indoor air

Filtres de plus de 3 ans!

Filtre “chaussette”(fuites)

Air intérieur: sources intérieures (personnes, animaux,…)Air fourni < air extérieur (en général)

Les bactéries sont aussi en partie retenues par les filtres

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Analyse des filtres: moisissures et bactéries

A la surface des filtres

En amont (= côté “sale”, air extérieur)

En aval (= côté “propre”, air fourni)

Contact d’un milieu de culture avec le filtre

Après 4-6 jours d’incubation…

Mic

rob

io:

FILTR

ES


Moisissures dans les filtres (système D)

Observations au microscope Pas de développement de mycelium de moisissure

Seulement présence de spores

Accumulation de spores venant de l’extérieur

Amont (sale, extérieur)

Aval(propre, air fourni)

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Bactéries dans les filtres (système D)

Upstream (dirty; outdoor)

Différence entre amont et aval Probablement pas de développement dans le filtre

Accumulation de bactérie venant de l’extérieur

Amont(sale, extérieur)

Aval(propre, air fourni)


Analyse de surface: en cours actuellement

Quelles surfaces?

Conduit pulsion

Ouverture d’alimentation naturelle

Conduit d’extraction

Quelles analyses

Comptage de bactéries

Comptage et identification de moisissures

Mesure de l’activité biologique (ATP)

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Exemples d’encrassement

Encrassement au cours du temps

Surtout extraction!

Chantier!!

Aussi encrassement des grilles naturelles!!


Exemple d’encrassement (installation 2002)

Présence de poussière et débris d’insectes

Présence de spores et bactéries

Mais filtre ancienne génération:

Filtre “chaussette”: fuites!

Conduit horizontal Conduit vertical…

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Quelques recommandationsSur base de ces mesures


Débit d’air

Réglage des débits

Voir méthode proposée

Réserve suffisante du ventilateur

Min 1.2 x le débit de conception théorique

Choix des conduits

Eviter les diamètres trop petits dans la chape

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Acoustique

Limiter la vitesse

Si possible à 2 m/s (ex: 90 m³/h - 125 mm)

Au moins dans les conduitsterminaux

Au moins 1 silencieuxpar branche

Min ~1 m

Min 5 cm d’épaisseur du matériau absorbant

Rigides plutôt que flexibles

Aussi pour l’extraction des systèmes C!


Choix des filtres

Priorité = protection du système

G4 est probablement suffisant le plus souvent

Améliorer la qualité de l’air neufc’est une toute autre histoire…

• Si souhaité F6/7

• Et protection avec G3/4

• Caisson de filtration étanche!

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Choix des filtres

Etanchéité est plus importante que la classe de filtration

Eviter les filtres “chaussette”

Choisir une unité bien construitepour éviter les fuites par “by-pass”

Filtre dansle mauvaissens


Prise d’air extérieure

Protection contre les poussières

Soit pas de treillis

Soit un (fin) treillis, mais doit absolumentrester accessible(pas sur le toit, par ex.)

Protection contre la pluie

Chapeau

Limiter la vitesse à 2 m/s (EN 13779), maissouvent difficile…

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Emplacement de la prise d’air

Mauvais exemple…

Prise d’air!Rejet

Aération des eaux usées…



Soit calcul selon EN 13779

450 m³/h min ~3.5m…

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Soit règle simple

Prise d’air toujours 2 m plus bas que tous les autres rejets (ventilation, hotte, chauffage, etc.)

Solution générale

Prise d’air dans une façade, si possible

• Accessibilité…

Rejet en toiture

• Min 2 m de différence de hauteur

Aussi pour emplacement des ouverturesd’alimentation naturelle (C)!

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