Introduction à l’énergétique du BâtimentTP – Ventilation naturelle et mécanisée

Prof. Kristel de MyttenaereBATir - ULB

Garantir le résultatGérer l’ambiance ext (pollution – bruit)

Possibilité de préchauffer – refroidir – humidifier l’airPossibilité d’installer échangeur de chaleur

Attention consommation énergétique

Gérer l’ambiance ext (pollution – bruit) Possibilité de préfauffer – refroidir – humidifier l’airPossibilité de mettre le bâtiment en surpressionAttention consommation énergétique

Facile à implanterGrilles de ventilation H > 1,8m au dessus corps de chauffeAucune consommation d’énergie

Facile à implanterGrilles de ventilation H > 1,8m au dessus corps de chauffe

Faible consommation d’énergie

Les critères de choix des systèmes de ventilation

Source: Energie+

Dissiper les surchauffes: 2 modes de ventilation

Source: fiche 135

Ventilation par effet du vent

Ventilation par effet du rayonnement solaire

Refroidir: La ventilation

Ventilation hygiénique:1V/h (habitation) ou 30m³/h/personne (Bureau)

Day coolingmax 4V/hVvent 1m/sec > -3°CVvent max 2m/sec

T°ext < 24°C 98% du temps à UccleT°ext > 27°C 40 heures par an

Night cooling:8V/hventilation intensive de nuitmasse pour stocker et différer la fraîcheurmasse apparente (impact sur la flexibilité)

Effet de rafraîchissement ressenti (exprimé en refroidissement

équivalent) dû à la vitesse de l’airSource: « Thermique des immeubles de bureau »

T°int:optimale entre 20 et 24°C95% à 26°C90% à 28°C (max)

Source: AlterClim

Ventilation unilatérale

Débit d’air en m³/sec pour différentes combinaisons de fenêtres en ventilation unilatérale.Source: AlterClim

Ventilation naturelle

NBN D 50-001

La ventilation naturelle est la résultante des « forces de la nature » par opposition à la ventilation mécanique qui exige l’action d’un ou plusieurs ventilateurs.

La ventilation naturelle est due à deux effets combinés :

Le tirage qui apparaît dès qu’il y a des différences de température,Le vent qui crée des pressions sur certaines faces et des dépressions sur d’autres.

LOCAL DEBIT POUR L’AMENEE D’AIR

Living 1 dm³/s par m² de surface au sol (3,6m³/h,m²)Minimum 21 dm³/s (75m³/h)Peut être limité à 42 dm³/s (150m³/h)

Chbr à coucher

1 dm³/s par m² de surface au sol (3,6m³/h,m²)Minimum 7dm³/s (25m³/h)Peut être limité à 10dm³/s et par personne (36m³/h,pers)

Débits de ventilation nominaux pour l’alimentation 1dm³/s = 1 l/s = 3,6 m³/h

Ventilation naturelle

NBN D 50-001 / CSTC Note d’information technique 203, La ventilation des habitations

Détermination du débit d’air à travers les ouvertures

Formule approximative du flux d’air

Q = C.A.(∆P)N [m³/s]

Q = 3600.C.A.(∆P)N [m³/h]

A : ouverture [m²]

∆P : différence de pression [Pa]

N : un exposant dont la valeur varie entre 0,5 et 1,0 :> 0,5 flux turbulent, typique des grandes ouvertures comme les fenêtres> 1,0 flux laminaire, qui apparaît uniquement à travers les petites ouvertures (fissures, …)

C : coefficient de la perméabilité à l’air [m³ / s.(Pa)N.m²] qui indique combien de m³ d’air par seconde traverse une ouverture d’une superficie de 1 m² lorsqu’il règne de part et d’autre de cette ouverture une différence de pression de 1 Pa.

Ventilation naturelle

ADEME Guide d’audit énergétique

Détermination du débit de ventilation naturelle

DEBVENT = [∑(CODEB)] x COPRESS [m³/h]

∑(CODEB) : perméabilité globale du bâtiment sous forme de somme de coefficient du débit,COPRESS : coefficient de pression intégrant l’action du vent et du tirage

CATEGORIE DE FENETRE

Zone 1Iles et sommets en altitude

Zone 2Site côtier et plateaux dégagés

Zone 3Zones urbaines ou suburbaines

IncertaineNormaleAmélioréerenforcée

7,53,41,50,6

6,42,91,30,5

5,92,71,20,45

Valeurs indicatives de BFEN (les catégories « normale », « améliorée » et « renforcée » correspondent aux normes actuelles donc aux fenêtres, neuves ou récentes, la catégorie « incertaine » correspond aux fenêtres d’étanchéité manifestement douteuse

Ventilation naturelle

ADEME Guide d’audit énergétique

Coefficient de pression COPRESS

ZONE 1 : COPRESS = 2,02 + 0,008 x HBATZONE 2 : COPRESS = 1,23 + 0,003 x HBATZONE 3 : COPRESS = 0,92 + 0,005 x HBAT

HBAT : hauteur du bâtiment en mètres

Coefficient de débit CODEB

ORIFICES : CODEB = 3.000 x SORIFSORIF : surface de l’orifice en m²

FENETRES : CODEB = BFEN x SFENSFEN : surface ouvrante en m²

PORTES : CODEB = 8 x SPORTE (mal calfeutrées)

CODEB = 2 x SPORTE (calfeutrées),SPORTE : surface ouvrante en m²

Ventilation naturelle

ADEME Guide d’audit énergétique

Ouvertures parasites

Possibilité de tenir compte des ouvertures parasites en prenant des valeurs simples pour les phénomènes en cause,

Exemple celui d’une porte

Soit une porte ouverte pendant 12 minutes par jour (12 passages dans un sens ou l’autre),

SPORTE = 1,6 m²CODEB = 3.000 x 1,6 = 4.800 (choix de la formule de l’orifice)

Ceci n’ayant lieu que 12 minutes par jour (0,2 h) > augmentation sur la journée (24h) du coefficient de débit égale à :

4800 x 0,2h / 24h = 40

Importance d’un tel coefficient pour, par exemple, le cas d’une maison individuelle en zone urbaine où la porte donnant sur l’extérieur peut opérer fréquemment.

DEBVENT = CODEB x COPRESSDEBVENT = 40 x (0,92 + 0,005 x 8) = 38,4 m³/h

Ventilation intensive mécanique

Intensive: 4 à 8 Volume/heure (hygiénique 1 Volume/heure)Consommation importante des ventilateursPossibilité d’ajouter un appoint de froid mécaniqueDimensionnement pour un renouvellement 10 Volume/heureSection rondes pour diminuer pertes de charges et améliorer l’étanchéitéVitesse de l’air de les conduites max 5-7m/sec (acoustique)Diminution consommation des ventilo en diminuant vitesse de l’air > augmente la taille des conduitesVentilation intensive activée par détecteur de présence, sonde de t° ou horloge

Source: Energie+

Ventilation mécanique

Considérer uniquement la ventilation hygiénique soit 30 m³/h,pers

Q = S.v.3600 [m³/h]

Fig ci-contre : Calcul des conduits d’air

Enoncé

3,5 m

4 m

5 m

Fenêtre [3 m x 1,5 m] Partie ouvrante [0,9 m x 1,5 m]Porte [0,9 m x 2,1 m]

Espace bureau pour deux personnes

Détermination de la surface min pour la ventilation naturelle et mécanique

Alter Clim

Alter Clim

Alter Clim

Alter Clim

Alter Clim

Alter Clim

Alter Clim

Alter Clim

Alter Clim

Alter Clim

Alter Clim

Alter Clim