Le choix des techniques HVAC

• Chauffer ? …C’est juste apporter un appoint en façade !

• C’est donc la gestion de l’été qui sera le point de départ du choix !

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Le choix des techniques HVAC

• Climatiser ou refroidir naturellement ?

On ne peut refroidir naturellement que si la charge thermique maximale ne dépasse pas 50 W/m²…

Remarques : ratio clim classique : 100 W/m²…Possibilité de pulser en appoint de l’air hygiénique refroidi

mécaniquement.

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Charge thermique maximale ?

Voir :- syllabus- outil d’évaluation : « Bilan thermique d’un local en été »

sur Energie+/climatisation/calculs3

Si charge > 50 W/m², refroidir mécaniquement

1 "Tout air"

2 "Air + eau"

3 « DRV"

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Climatisation

Ventilos-convecteurs

Choix du système de climatisation

• Si densité d’occupation élevée (salle conférences, salle réunions, paysagers à forte densité, …)

Système "tout air", idéalement à débit d’air variable !

(voir fichier « salle de spectacles.ppt »)

• Si transferts de chaleur internes (locaux informatiques fonctionnant en hiver, locaux à charge très variable, …)

Système « DRV« (Débit de Réfrigérant Variable)

• Tous les autres cas (locaux de bureaux, chambres d’hôtel, …)

Système "Air + Eau", idéalement par plafonds refroidissants ! 5

Climatisation

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Schéma de principe de l’installation HVAC« Air + Eau »1° ventilation

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Schéma de principe de l’installation HVAC« Air + Eau »

Schéma de principe de l’installation HVAC« Air + Eau »1° ventilation2° chauffage

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Schéma de principe de l’installation HVAC« Air + Eau »1° ventilation2° chauffage3° réfrigération

3 exemples d’immeubles de bureaux à Bruxelles– Royale – Brialmont– Brussimmo– Belliard

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Exemple 1 : bâtiment Royale-Brialmont

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Structure portanteEntraxe de 720 cm défini par les parkings en sous-solRéparti en 3 modules de 180 et 2 modules de 90

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Détail du système HVAC : poutres froides dynamiques

Ce sont des poutres à 4 tubes (2 chaud / 2 froid). Une poutre par module.La sonde placée sur la reprise d’air commande les 2 vannes chaud et froid.

Contraintes : • on produit de l’air chaud par en haut…• l’apport de chaud et de froid est conditionné par la pulsion d’air hygiénique.• un débit d’air neuf double du débit hygiénique est nécessaire !• le réseau d’arrivée d’air est combiné au système thermique (difficulté de modifier les puissances, par exemple)

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Interview de l’ingénieur du bureau d’études :

« …Les consommations sont élevées… les grandes surfaces vitrées sont catastrophiques au niveau du froid…(inconfort des occupants près des fenêtres)…C’est une nouvelle mode en architecture mais il faut savoir que cela correspond à une économie d’énergie zéro. Retenez-le ! »

« … On a manqué de hauteur libre dans le plafond. Des gaines spéciales très,très plates de 18 cm ont du être fabriquées pour pouvoir gérer les croisement avec les chemins de câble !... »

Question : quelle est la perte d’énergie liée à ce format de gaine ?

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Soit un conduit de 200 cm². Si la vitesse est de 5 m/s, le débit est de 0,1 m³/s

Impact de la forme de la gaine sur la consommation du ventilateur

Exemple : une section de 200 cm² est générée par un diamètre de 16 cm. (section = x R² = x ز/ 4)

Mais aussi par un conduit de 10 sur 20 cm.

Ou de 5 sur 40 cm.

OUI, les sections sont équivalentes…Mais le débit qui passera dedans NON !

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Impact de la forme de la gaine sur la consommation du ventilateur

En terme de « pertes de charges » (= frottement sur les parois)

Ø équivalent = 1,265 x (( a³ x b³) / (a + b)) 0,2

Exemple : pour transporter un débit donné, un conduit de 10 sur 20 aura les mêmes pertes de charges qu'un conduit circulaire de : 1,265 x (( 10³ x 20³) / (10 + 20)) 0,2 = 15,4 cm

un conduit de 40 sur 5 aura les mêmes pertes de charges qu'un conduit circulaire de : 1,265 x (( 5³ x 40³) / (5 + 40)) 0,2 = 14,2 cm

Autrement dit, à puissance égale le débit transporté sera de :

0,1 m³/s 0,093 m³/s 0,079 m³/s

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Recommandations :

- ne jamais descendre sous un rapport 1/3 entre les côtés !

- Préférer des conduits circulaires car possibilité de joints d’étanchéité.

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- de préférence ,installer des conduits galvanisés.

Les conduits en asbeste ciment ont une rugosité 1,5 fois supérieure à ces derniers et les conduits isolés intérieurement, une rugosité 1,5 à 2 fois supérieure.

Conduits isolés (thermique et acoustique) intérieurementau moyen de laine minérale recouverte de tissu de verre.

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Impact des pertes de charges locales sur la consommation du ventilateur

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Impact des pertes de charges locales sur la consommation du ventilateur

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Exemple 2 : bâtiment Brussimmo

• « Le besoin de représenter les activités de la compagnie par un bâtiment transparent, ouvert sur le monde a été demandé dès le début de la conception du projet ».

• La peau externe est donc composée de 100 % de vitrage et la peau interne de 72 % de vitrage.

• Cette double peau permet une bonne isolation sonore. (pourquoi ?)

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Détail du système HVAC : système VAV (Volume d’Air Variable)

Ici, l’air à évacuer est repris dans la double peau. D’où réduction des espaces réservés aux gaines d’air.

C’est un circuit presque fermé où l’air tourne dans le bâtiment, avec une faible proportion d’air neuf injecté (environ 20%).

Le groupe de pulsion général se trouve en toiture. S’il fait -10° ext, on pulse à 30°C. Mais en période de canicule, on pulse à 16°C.

Le débit d’air pulsé est fonction des besoins (clapets commandés par la T° dans l’ambiance).

Problème : comment éviter la condensation sur la face interne de la paroi externe de la double peau ???

Eh bien … dans certaines doubles-peaux, on réchauffe l’air qui y passe… !

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Exemple 3 : bâtiment Belliard

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Exemple 3 : bâtiment Belliard

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Détail du système HVAC : système par plafonds froids

Critères de choix ? • manque de place en hauteur (seulement 12 cm pour le pl. froid !)• confortable• plus faible consommation

Chauffage ?• chauffage de l’air hygiénique (qui a été gonflé à 45 m³/h.pers)• pulsion le long des façades à partir du plafond• reprise de l’air dans les couloirs

Constat : • inconfort ressenti par certains occupants situés près des vitres• rayonnement froid du vitrage…• fallait-il tant vitrer ??...