Telechargé par Youcef Hadji

La ventilation naturelle

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Programme :
 Ventilation naturelle principes de base
 Ventilation par tirage thermique
 Ventilation par pression éolienne
 Ventilation naturelle entre tradition et modernité
 Ventilation mécanique ( simple flux; double flux)
 Ventilation hybride
 Puits canadien
La ventilation
naturelle
La ventilation naturelle est utilisée
en approche bioclimatique pour
procurer l’air frais nécessaire aux
occupants pour leur santé et
contrôler la température pour leur
confort.
Cette stratégie s’avère efficace à contrôler les surchauffes des bâtiments si ceux-ci
sont bien conçus et si les conditions climatiques le permettent : une disposition
stratégique des ouvertures et une morphologie architecturale favorable à la
circulation transversale et verticale de l’air permettront de générer suffisamment
de changements d’air pour évacuer la surchauffe .
POURQUOI VENTILER?
La ventilation consiste à renouveler l’air d’une pièce ou d’un
bâtiment.
Elle agit directement sur la
température de l’air, puisqu’on
remplace un volume d’air à la
température T int par un volume
d’air équivalent à la température
T ext.
Elle agit indirectement, donc plus
lentement, sur les températures de
surface des parois, car ces dernières
peuvent se refroidir ou se réchauffer
par convection au contact d’un air
plus froid ou plus chaud.
La ventilation a pour objet:
•De fournir un apport d’air pur aux locaux occupés,
•De permettre l’extraction de l’air pollué, malodorant et vicié,
•De préserver un climat intérieur sans poussière, doté d’une température et
d’une humidité appropriées,
•D’assurer dans l’ensemble des locaux occupés un mouvement d’air qui soit
favorable à la santé et au confort des occupants.
Les besoins liés à la gestion de l’air s’organisent autour
de
quatre fonctions essentielles :
• le confort
• la salubrité
(thermique et hygrométrique)
(poussières, germes…)
• la sécurité
• les économies d’énergie
(en présence d’appareils à combustion
raccordés ou non)
(association du rendement
énergétique du système de ventilation
et limitation des
déperditions thermiques)
Les solutions techniques existantes sont multiples. Nous allons
les classer en deux catégories,
ventilation naturelle, qui repose sur
les différentiels de pression liés au
vent et/ou au gradient de
température,
ventilation mécanique, où les
différentiels de pression sont
obtenus par le biais d’appareils
motorisés
Les solutions techniques sont ainsi à choisir en fonction de paramètres
spécifiques au projet, que cela soit lié au terrain environnant, à la finalité du
bâtiment, au désir de l’architecte ou du maître d’ouvrage.
Ventilation naturelle
Les moyens de mettre « naturellement » l’air en mouvement sont connus depuis
longtemps, ces moteurs sont :
• Le tirage thermique
• La pression éolienne
(gradient des masses volumiques en
fonction de la
température et de l'altitude)
(effet du vent)
1- Tirage thermique
Il résulte des forces ascensionnelles de masses d'air chauffées placées dans un
environnement plus froid.
1
En période de chauffage, l'air dans un conduit
de ventilation ou de fumée est plus chaud et
plus léger que l'air extérieur. Il tend à
s'échapper en partie haute du conduit et à
instaurer une dépression en partie basse.
2
L'air extérieur, plus froid et plus dense,
pénétrant par les entrées d’air des pièces
principales, tend à combler ce vide en
traversant le logement ; la circulation de l'air
qui en résulte assure la ventilation.
3
La pression motrice due au tirage thermique
est proportionnelle à la hauteur du conduit de
ventilation et à la différence de température
entre l’intérieur et l’extérieur.
Principe du tirage thermique
Formule détaillée :
Formule simplifiée :
Exemple d’application de la formule simplifiée du tirage thermique : En
considérant une température extérieure de 5°C, une température intérieure de
20°C et un conduit de 11 mètres (bâtiment R+3), le tirage thermique est de 7,26 Pa.
Remarque: Avec des conduits adaptés, le tirage thermique atteint des niveaux
exploitables pendant toute la saison de chauffage. Il est également efficace la nuit en
été car l'inertie thermique des bâtiments entretient souvent des écarts de température
d'au moins 10°C entre l'intérieur et l'extérieur.
La différence de densité entre
l’air chaud et l’air froid crée un
mouvement ascendant.
Si la température intérieure est
supérieure à celle de l’extérieur,
il se produit un courant d’air de A
vers B.
Effet de cheminée
Ventilation par cheminées
C’est une ventilation qui repose sur l’effet de
tirage thermique, et qui peut être assistée
par le vent si la sortie est conçue pour être
toujours dans des zones de pression négative.
Le bon fonctionnement de la ventilation par
cheminée implique que la température de l’air
dans la cheminée soit la plus chaude possible,
et cela sur la plus grande hauteur possible.
Dans le but de maximiser cette température, on peut utiliser des éléments vitrés pour
augmenter les apports. Idéalement, il faut qu’une grande hauteur reçoive des apports
solaires, pour augmenter au maximum l’effet de tirage thermique, en faisant attention à
l’ombrage potentiel des autres bâtiments ou des arbres sur le vitrage de basse altitude.
La conception doit aussi prendre en compte le fonctionnement en hiver, où il faut que
les pertes thermiques restent limitées, c’est-à-dire plus faibles que les apports solaires, a
fin de garder un sens du flux positif. Ainsi, l’emploi d’isolant et de vitrage à faible perte
thermique peuvent être requis.
Ventilation par atrium
L’atrium permet de remplir
de nombreuses fonctions,
en amenant de la lumière
naturelle notamment. Il joue
également un rôle dans la
ventilation naturelle, car il
agit comme une cheminée
solaire géante.
2 - Vent
Quand le vent rencontre un bâtiment, il comprime l'air sur les parois qui lui
font face et crée, en général, des dépressions sur les autres.
Les passages qui mettent en
communication le logement
avec l'extérieur (grilles de
ventilation, débouchés des
conduits en toiture…) sont
soumis à des pressions
différentes qui entretiennent
une circulation de l'air à travers
le logement.
Ventilation d’un seul côté : mono exposé
C’est le cas où il n’y a des ouvertures que d’un seul côté, généralement une
seule façade de l’espace à ventiler, tandis que l’autre côté est cloisonné et sans
ouvrants.
> Ouverture unique en façade
Ventilation mono-exposée ouverture simple –
source : « Natural ventilation in non domestic buil-dings ». Guide CIBSE, 2005.
L’efficacité de cette configuration étant
faible il faut se limiter, en général, à
une profondeur de la pièce inférieure
ou égale à 2 fois la hauteur sous
plafond.
On
considère
qu’une
profondeur de 6 mètres est le
maximum pour avoir une ventilation
efficace dans toute la zone.
- Cette stratégie présente l’avantage d’un contrôle aisé par l’occupant si elle repose sur
l’ouverture de fenêtres.
- Elle n’est pas adaptée si la façade donne sur une rue bruyante, ou une source de
pollution.
- Son efficacité est relativement assurée si et seulement si la hauteur de l’ouverture est
grande, que ce soit par tirage thermique ou par effet du vent.
> Deux ouvertures en façade
Il est également possible d’avoir une ventilation mono-exposée avec deux
ouvertures placées à une hauteur différente. Dans ce cas, le tirage thermique
est renforcé, car il y a une séparation physique entre l’entrée et la sortie d’air,
ce qui facilite la mise en place du débit d’air.
Le tirage thermique dépend de la
différence de température entre
l’extérieur et l’intérieur, mais aussi de la
distance
verticale
séparant
les
ouvertures.
Grossièrement, la profondeur de la pièce
ne doit pas être supérieure à 2,5 fois la
hauteur sous plafond, pour une hauteur
entre l’entrée d’air et l’extraction
d’environ 1,5.
Ventilation mono-exposée ouverture double –
source : « Natural ventilation in non domestic buildings ». Guide CIBSE, 2005.
Influence sur la ventilation de l’orientation des fenêtres par
rapport au vent
Sous l’effet du vent, la ventilation est due
essentiellement à une zone de haute
pression et à une zone de basse pression
devant et derrière le bâtiment
Influence des dimensions de la fenêtre
(Source : Pacer, 1996)
Si la dimension de l’entrée est plus grande que la sortie, la
vitesse du vent est réduite; à l’inverse, si l’entrée est plus
petite, la vitesse de sortie du vent est augmentée
Influence sur la ventilation de la position verticale des fenêtres
La position de l’orifice de sortie du flux d’air
n’influence pas beaucoup la ventilation
transversale;
la position de celui d’entrée est nettement
plus importante pour obtenir une bonne
ventilation transversale.
Influence de la subdivision de l’espace intérieur
Les subdivisions réduisent modérément
(30 à 40 %) les vitesses intérieures de
l’ensemble; les vitesses sont les plus
faibles lorsque la cloison est en face et à
proximité de la fenêtre d’entrée,
puisque l’air est contraint de changer de
direction aussitôt entré, mais les
meilleures conditions sont acquises
lorsque les cloisons sont proches de la
sortie d’air.
Influence sur la ventilation d’un auvent lié ou détaché de la
façade
Certains dispositifs
architecturaux peuvent
modifier le flux à
l’intérieur
d’une pièce, même si la
disposition des ouvertures
est identique:
•Un auvent plein peut introduire une dissymétrie dans la répartition des pressions et
orienter le courant d’air vers le haut;
•Un intervalle, même modeste, entre l’auvent et la façade rétablit la symétrie.
Influence sur la ventilation d’un avant-toit
Le flux d’air est dirigé par l’avant-toit sous
l’orifice d’entrée; ceci augmente
la vitesse du flux d’air à l’intérieur du local
Capteur de vent
Les capteurs de vent sont des
dispositifs utilisés traditionnellement
en Iran. C’est une sorte de cheminée
montée en toit qui capture le vent à
grande hauteur, où la vitesse du vent,
et donc la pression dynamique du
vent, est généralement plus élevée.
Il faut tout de même prêter attention au tirage
thermique qui peut jouer contre cet effet, et donc
l’inverser si la vitesse du vent est faible.
Ventilation naturelle entre tradition et modernité
L'utilisation de la ventilation naturelle existe depuis les temps les plus reculés,
notamment dans les pays chauds du moyen orient et d'Afrique du Nord. Les
moucharabiehs de l'Afrique du Nord, les Yazd Iranien, les badgirs (pièges à vents) du
moyen Orient, sont autant de déclinaisons de ce système de renouvellement de l'air
intérieur quelquefois associé à du rafraîchissement.
Dispositif combinant le puits de lumière et
le ventilateur de toit.
Source : société Monodraught www.monodraught.com
Variante moderne du capteur de
vent –
« Natural ventilation in non domestic buildings ».
Guide CIBSE, 2005.
CHEMINÉES SOLAIRES (OU THERMIQUE)
GESTION DES FLUX
- La gestion des flux est primordiale dans un système de ventilation naturelle.
Dès le dessin d'épure du bâtiment, les dispositions de cloisonnements intérieurs
devront avoir été pensées pour favoriser le rôle de la ventilation naturelle.
- C'est au niveau de la répartition de l'air neuf que le rôle de chaque élément du
bâti va s'affirmer.
- Le propre de la ventilation naturelle est de balayer l'ensemble des pièces du
bâtiment et ainsi se répartir, sans l'aide d'un brassage mécanique (ventilateur).
Une physionomie architecturale du bâtiment particulièrement étudiée devient
indispensable.
- Le brassage et la distribution spatiale de l'air neuf sont subordonnés à la
réflexion menée sur la disposition des ouvertures sur les façades du
bâtiment.
FLUX TRAVERSANT
L'orientation du bâtiment et la conformité du cloisonnement permettent un balayage
complet.
C'est souvent le vent qui sera le moteur principal et qui imposera à l'architecte tous les
artifices permettant de favoriser le flux en créant des pressions et dépressions
artificielles.
La taille du bâtiment, sa forme, les positions, géométries et dimensions des
ouvertures, des débords de toiture (etc…) interfèrent sur les mouvements d’air créés
dans les locaux.
Les sorties d’air plus grandes que les entrées, permettront par exemple de placer le
bâtiment en sous pression et d’obtenir ainsi une vitesse de l’air à l’intérieur supérieure
à La vitesse a l’extérieur.
Afin de réaliser une installation dans les règles de l’art, les
éléments suivant sont à prendre en compte:
l ’air en mouvement a une certaine inertie les filets d’air entrants dans le bâtiment
ont donc tendance garder la même direction
la direction des filets d’air à l’intérieur d’un bâtiment est influencée par la
répartition des pressions sur la façade exposée au vent et par la
Forme de l’orifice d’entré du vent.
le mouvement l’air dans une pièce doit être considéré au aussi bien en plan qu’en
coupe;
La hauteur du sous-plafond est sans influence sur le trajet de l’air;
Le trajet du vent au travers d’une pièce n’est pas influencé par la vitesse du vent,
mais seulement par la géométrie et l’’existence de zones de haute et basse
pression
d ’une manière générale la ventilation naturelle sera
favorisée par :
des ouvertures situées sur des façades opposées pour favoriser une ventilation
traversante
un cloisonnement intérieure permettant la libre circulation de l’air d’ une façade à
l’autre
une hauteur des ouvertures telle que le flux intérieur soit dirigé vers le bas ceci est
possible si l’entrée est en position basse. De même les fenêtres pivotantes et fenêtres
a lames mobiles doivent être placées de façon a orienter l’air vers le bas de la pièce .
une avancée assez haute augmente le flux sans modifier sa direction
Récapitulatif Ventilation naturelle
La ventilation mécanique
Les divers systèmes de ventilation
Les diverses normes définissent les modes ventilation de base
possibles dans l’habitat.
une amenée d'air frais dans les locaux dits "secs" (bureaux, salle
de séjour, chambre, ...),
un transfert de cet air vers les locaux dits "humides" (sanitaires,
cuisine, salle de bain, ...)
une évacuation de l'air vicié et humides dans ces derniers locaux.
Ventilation mécanique simple flux
Flux d’air est créé dans le bâtiment de telle sorte que l'air neuf entre par les locaux
"propres" (salon, bureau, chambres,...) et que l'air vicié sorte par les locaux "humides"
(sanitaires, buanderies,...) ou "viciés" (WC, cuisines,...).
Des ouvertures sont placées "judicieusement" en façade (grilles dans les fenêtres ou les
murs), pour diffuser de l'air dans les locaux "propres".
Le transfert de l'air, entre les locaux alimentés en air neuf et les locaux avec évacuation,
est organisé grâce à des passages sous les portes, des grilles de transfert dans les portes
ou les cloisons. Un conduit permet la sortie de l'air vicié, la plupart du temps en
toiture.
Il existe deux types de ventilation
simple flux :
EXTRACTION (le plus utilisé)
La mécanisation du flux d'air intervient au niveau de
l'extraction de l'air vicié et l'entrée de l'air neuf se fait de
façon naturelle.
L'air extérieur traverse les pièces
sèches, puis par transfert vers les
pièces humides, puis est enfin aspiré
vers le conduit d'extraction. Ce type
d'installation est le plus simple, le
moins onéreux car il ne nécessite
que l'installation de bouches d'entrée
d'air, sans conduits d'arrivée d'air.
INSUFFLATION
La mécanisation du flux d'air intervient au niveau de
l'entrée de l'air neuf et l'évacuation se fait de façon
naturelle par pression.
L'air extérieur est insufflé vers
les pièces sèches, puis par
transfert vers les
pièces
humides, enfin dirigé vers le
conduit d'extraction.
Il n'y a plus de bouches d'air
en façade ou dans le mur
d'enveloppe mais il faut un
système de conduits pour
l'amenée de l'air neuf dans
les pièces choisies.
Ventilation mécanique double flux
Un "double flux" est organisé grâce à :
-la pulsion mécanique d'air neuf, dans les locaux,
-l'extraction mécanique d'air vicié des locaux.
On peut pulser l'air neuf dans les
locaux dits "propres" (bureaux, séjour,
...) et extraire l'air dans les locaux
"humides" ou "viciés" (sanitaires,
cuisines).
Chaque type de local peut aussi
disposer d'une pulsion et d'une
extraction
adaptée.
Les
locaux
produisant des odeurs peuvent être
maintenus en dépression de telle
sorte que l'air vicié ne s'en échappe
pas !
La pulsion se distribue via un réseau de conduites verticales et
horizontales dans les vides utilisables (faux plafonds). Les conduits
verticaux d'évacuation d'air sont semblables aux conduits des systèmes
"simple flux" et peuvent être disposés parallèlement aux conduits
verticaux d'amenée d'air.
Les bouches d'amenée d'air sont de type mural ou de type plafonnier s'il
existe des faux plafonds.
Chaque bouche, avec généralement un plénum de détente, est raccordée
au circuit de soufflage par un conduit souple en tête duquel est installé
un registre de réglage des débits.
Dans les bâtiments tertiaires ou spécifiques :
Des extractions complémentaires peuvent être disposées dans les couloirs
si le débit recommandé des sanitaires est inférieur à celui des
bureaux.
- Les locaux de bureaux sont maintenus à l'équilibre pulsion - extraction.
Souvent, un léger excédent est donné à la pulsion pour maintenir les locaux
en surpression et empêcher ainsi tout courant d'air par infiltration.
-Pour un hôtel ou un hôpital, chaque chambre avec sanitaire est autonome
au niveau de sa ventilation (pulsion dans la chambre et extraction
dans chaque sanitaire).
-La pulsion se fera dans une salle de sports et l'extraction dans les
vestiaires... afin que l'odeur y reste confinée.
Récapitulatif Ventilation
mécanique
Schéma de fonctionnement de la VMC
double flux
LA VENTILATION HYBRIDE
Principe
 On parle de ventilation hybride, ou de
ventilation naturelle
hybride, lorsque au sein d'un même bâtiment un système de
ventilation naturelle et un système de ventilation mécanique
sont disponibles et combinés. Il s'agit donc de favoriser et d'optimiser
l'utilisation des forces motrices naturelles par une assistance mécanique
à basse pression (ΔP ≤ 50 Pa).
 Généralement un système de gestion intelligente sur base d'une horloge,
d'une sonde (température extérieure, CO2, humidité, ...) ou de capteurs
permet le passage d'un mode à l'autre au moment voulu afin de procurer
le renouvellement d'air nécessaire à une bonne qualité de l'air intérieur.
Types
 Plus précisément on distingue trois types de
ventilation hybride :
La ventilation naturelle assistée :
des ventilateurs basse pression se
mettent en marche lorsque les forces
motrices naturelles (vent et tirage
thermique) ne sont plus suffisantes
pour permettre la circulation de l'air et
les débits requis.
La
ventilation
mécanique
assistée : qui correspond en réalité à
un système de ventilation mécanique
comportant des ventilateurs basse
pression.
Une alternance entre la ventilation
naturelle et mécanique : ce qui suppose
que les deux systèmes sont totalement
dissociés et que lorsque l'un fonctionne
l'autre est à l'arrêt et inversement.
Avantage
 La ventilation hybride permet d'utiliser au maximum les
forces motrices de la nature pour la circulation de l'air et
donc de réduire au minimum les consommations électriques
des ventilateurs et auxiliaires associés.
 Elle couple à la fois les avantages de la ventilation naturelle
et mécanique :
• Les éléments de ventilation naturelle demandent généralement très peu
d'entretien et ne comprennent pas de ventilateurs bruyants.
• La ventilation hybride est simple, et peu coûteuse à l'exploitation.
• Elle demande peu de place utile dans les locaux techniques.
• Les débits d'air extraits sont en partie contrôlés.
Inconvénients
La ventilation hybride semble un bon compromis entre la ventilation
naturelle très économe en énergie et la ventilation mécanique qui permet
de s'assurer les débits d'air recommandés.
Toutefois, la ventilation hybride reste liée aux phénomènes naturels de
mouvement de l'air, la qualité de l'air risque de ne pas être garantie dans
tous les locaux. Le renouvellement d'air peut être fortement perturbé par le
vent, par l'ouverture de fenêtres, ... Il est donc nécessaire de trouver le
juste milieu entre débits recommandés et économies d'énergie d'où
l'importance de sa régulation
En outre, comme pour la ventilation simple flux (extraction mécanique) :
•L'air neuf n'est pas filtré et les grilles d’amenée d’air peuvent laisser filtrer
les bruits extérieurs, ce qui peut être délicat en site urbain ou fortement
pollué.
•Les grilles d'ouvertures peuvent engendrer un inconfort, par exemple en
plein hiver, sauf si la grille d'ouverture est placée à une hauteur supérieure
à 1,80 m par rapport au sol ou derrière un corps de chauffe.
•Les ouvertures entre locaux , favorisent le passage de bruits pouvant être
très gênants. Un traitement acoustique des grilles doit alors être prévu.
Mais en pratique, la présence d'absorbeur acoustique dans une ouverture
augmente son épaisseur et sous-entend généralement que la grille doit être
placée dans l'épaisseur du mur (et non dans le vitrage ou dans la porte).
•Enfin, les ouvertures dans les façades ne sont pas toujours du goût des
architectes
Régulation
 Par définition, la ventilation hybride suppose au minimum d'une
régulation intelligente pour le passage d'un mode à un autre.
 Mais, il est également plus qu'utile d'adapter le fonctionnement du
ventilateur basse pression en période de ventilation mécanique pour
s'approcher au plus proche des débits recommandés et donc de
réduire la consommation d'électricité.
 Finalement en mode naturelle, il existe plusieurs possibilités de
réguler
la
ventilation
hybride
:
bouches
réglables,
grilles
hygroréglables, grilles commandées électriquement par exemple en
fonction d'un horaire.
LE PUITS CANADIEN
S'il existe de nombreuses solutions écologiques pour
produire de la chaleur, les solutions alternatives à la
climatisation sont peu nombreuses. Le puits canadien est
l'une d'elle, la plus facilement transposable sur l'habitat
individuel.
Qu'est-ce qu'un puits
canadien/provençal ?
Il s’agit d’un système dit géothermique qui utilise l'énergie présente dans le
sol à proximité de sa surface pour chauffer ou refroidir l’air neuf
de
ventilation des bâtiments en s’appuyant sur le constat suivant : la
température de l’air extérieur peut varier tout au long de l’année alors que la
température du sol à quelques mètres de profondeur reste plus stable, entre 5
et 15°C en moyenne suivant les saisons.
Le principe du puits canadien/provençal est de faire circuler l’air neuf de
ventilation dans un conduit enterré grâce à un ventilateur, avant de l'insuffler
dans le bâtiment.
Le principe du puits canadien est de faire circuler l’air neuf de ventilation dans
une canalisation enterrée avant de l’insuffler dans le bâtiment.
L’air se réchauffe au cours de son parcours
souterrain, les besoins de chauffage liés au
renouvellement d’air des locaux sont alors réduits et
le maintien hors gel du bâtiment peut être assuré.
L’air extérieur profite de la
fraîcheur du sol
pour se refroidir et arriver dans
le bâtiment durant la journée à
une température modérée.
Les 4 principaux éléments d'un puits
canadien/provençal
Eléments de conception
Nature du sol
Localisation géographique
Place disponible pour l'enfouissement du conduit et coût
Type de bâtiment et ventilation hygiénique
Besoins en chauffage et refroidissement
Remarque : La conductivité thermique d’un sol dépend non seulement de sa composition
mais également de la disposition et de la forme de ses particules constitutives, des liaisons
entre ces particules ainsi que de sa teneur en eau. Le sol sera d’autant plus conducteur de
chaleur qu’il sera humide.
A titre d'exemple, afin d'optimiser la quantité d'énergie que pourra récupérer le puits, il est
donc préférable d'installer celui-ci dans un sol argilo-marneux ou argilo-sableux humide
plutôt que dans un sol sablonneux sec.
suffisant / le type de bâtiment
Type d'entrée : il s'agit généralement d'une bouche extérieure
pour le secteur résidentiel et d'un plénum pour le secteur
tertiaire nécessitant de plus gros volumes de renouvellement
d'air.
Hauteur de la prise d'entrée d'air neuf : elle doit être supérieure
à 1,10 m pour limiter l'encrassement.
Chapeau de protection : il permet d'éviter les infiltrations d'eau
de pluie à l'intérieur du puits.
Grille de protection à fin maillage : elle est indispensable pour éviter l'intrusion de rongeurs,
oiseaux, insectes. Elle doit être facilement accessible pour nettoyage.
Filtres : il est conseillé de munir les entrées d'air des puits canadiens/provençaux d'un filtre. La
classe du filtre à utiliser dépend de la densité et du type de poussières à proximité de l'entrée d'air
(G4, G5, F6, F7 …). Il est recommandé d'inspecter et de changer régulièrement les filtres (3 à 4 fois
par an en moyenne) car un filtre encrassé contribue à augmenter les pertes de charge du puits
et donc la consommation du ventilateur.
Positionnement de l'entrée d'air neuf : celle-ci doit être implantée loin des sources de
pollution (voirie, parking, poubelles) et loin de toute végétation pouvant produire des pollens
allergisants.
Nombre de tubes : le conduit du puits peut être constitué d'un seul
tube posé en méandre ou en boucle autour du bâtiment ou être
organisé sous la forme d'un réseau de tubes parallèles installés
entre des collecteurs afin d'augmenter le débit d'air circulant
dans le puits (boucle de Tichelmann).
Longueur de chaque tube : elle est habituellement de l'ordre de30
à 50 m afin de limiter les pertes de charge. La longueur totale du
conduit est calculée en fonction du débit d'air souhaité, de la
nature du sol, de la zone géographique (température extérieure
tout au long de l'année) et du type d'installation choisie.
Diamètre des tubes : pour optimiser les transferts thermiques sol/air, la vitesse de l'air au sein du
puits doit être comprise entre 1 et 3 m/s. En fonction des débits d'air requis, le diamètre du conduit
du puits est alors calculé pour respecter ces conditions de vitesse d'air.
Disposition des tubes : afin de minimiser les pertes de charge au sein du conduit et de faciliter son
entretien, il est conseillé de limiter le nombre de coudes. Deux dispositions sont
majoritairement utilisées lorsque le puits ne comporte qu'un seul tube :
La disposition souvent utilisée lorsque le puits est constitué d'un faisceau de tubes est la suivante :
Profondeur d'enfouissement des tubes : la profondeur préconisée est souvent comprise
entre 1,5 et 3 m. A ces profondeurs, la température du sol varie bien moins que la
température de l'air extérieur entre l'été et l'hiver (entre 5 et 15°C en moyenne en France). Il
est cependant possible d'enfouir les tubes plus profondément mais cela augmente les
contraintes de terrassement et de pose du conduit.
Espacement entre les tubes : il est préférable qu'il soit supérieur à 3 fois le diamètre des tubes
afin de garantir un bon échange thermique de chaque tube avec le sol.
Pente du conduit : elle doit être comprise entre 1 et 3% pour favoriser l'évacuation des
condensats qui peuvent se former dans le conduit lorsque l'air extérieur chaud est en contact
avec les parois plus froides du puits.
Matériau constitutif des tubes :
le choix du matériau est important car il impacte
directement sur les échanges thermiques sol/puits. L’utilisation de parois compactes à
conductivité thermique élevée doit être favorisée car elle permet d'augmenter les échanges et
ainsi de réduire la longueur du puits. Les matériaux utilisés doivent également avoir une
bonne tenue à l'enfouissement (une classe de rigidité minimale de8 kN/m2 est conseillée).
Les tubes entrant dans la composition des puits canadiens/provençaux actuellement en
fonctionnement sont généralement en PVC, en polyéthylène ou en polypropylène souple ou
rigide. Certains tubes sont constitués de matières plastiques (PVC structurés ou gaines type
TPC) emprisonnant des bulles d’air, ce qui diminue l’échange thermique sol/conduit. Le recours
à ce type de tube est donc déconseillé.
Etanchéité du réseau (tubes et raccords) : elle est indispensable pour empêcher la
pénétration de racines ainsi que les phénomènes d'infiltration d'eau et de radon au sein du
conduit.
Une étanchéité des jonctions conforme aux exigences de la norme NF EN 1277 est
recommandée.
Traitement anti-microbien : les tubes du conduit peuvent avoir subi un traitement
permettant de freiner la prolifération microbienne, source de mauvaise odeur dans les
bâtiments et de dégradation de la qualité de l'air intérieur. L’emploi de sel d’argent est par
exemple un excellent traitement anti- microbien.
La vapeur d'eau contenue dans l'air qui circule dans le conduit enterré peut se
condenser en fines gouttelettes lorsque celui-ci est en contact avec les parois
intérieures froides du puits. La stagnation de cette eau de condensation au sein
du puits favorise le développement de germes et de bactéries, peut perturber
la circulation et altérer la qualité de l'air neuf dans le puits. Afin d'éviter ces
phénomènes, le puits, dont le conduit est incliné, doit impérativement être muni
d'un système d'évacuation des condensats. La structure de ce système dépend de la
présence ou non d'un sous-sol au sein du bâtiment :
Présence d'un sous-sol : la récupération des condensats peut alors se faire dans le
sous-sol. Ils sont ensuite évacués vers l'égout à l'aide d'un siphon, ce qui
permet une étanchéité parfaite du puits depuis l'entrée d'air neuf jusqu'au
système de ventilation. Cette solution est donc à privilégier dans les zones à forte
concentration de gaz radon dans le sol ou si le sol entourant le puits est très
humide.
Absence de sous-sol : un regard de visite doit être placé à l'endroit le plus bas
du puits (sous la bouche d'entrée d'air si le conduit est montant, à l'extrémité du
conduit côté bâtiment si celui-ci est descendant) afin d'évacuer les condensats soit
par infiltration dans le sol à l'aide d'un lit de cailloux, soit en utilisant une
pompe de relevage. Ce regard permet également d'inspecter visuellement le conduit
afin de déceler d'éventuels problèmes et de procéder à l'entretien du puits.
Performance : le ventilateur doit être dimensionné en fonction du débit d'air neuf
nécessaire. Il doit avoir un rendement suffisant pour ne pas dégrader le facteur de
performance du puits.
By-pass et thermostat : en intersaison, lorsque la température extérieure est
comprise entre 10 et 20 °C, le recours au puits canadien/provençal n'est pas
judicieux. En effet, la température extérieure est bien souvent proche de la
température de confort intérieur se situant entre 18 et 22 °C, il est donc
préférable de déconnecter le puits par un by-pass afin de ne pas rafraîchir
l'habitation. Le by-pass permet alors de contourner le puits par une prise
directe d'air neuf. Il est généralement piloté par un
servomoteur, couplé à un thermostat positionné à l'extérieur du bâtiment, ce
qui permet de faire varier la nature de l'injection d'air neuf : injection d'air
provenant du puits ou injection directe d'air extérieur en fonction de la
pertinence du passage par le
puits.
CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU PUITS CANADIEN
« Les performances du puits canadien dépendent de nombreux paramètres
physiques relatifs à la canalisation elle-même, au flux d'air et au sol. Voici
un inventaire des paramètres prépondérants :
Température du sol (Température moyenne et amplitude des oscillations
journalières et annuelles), fonction de la profondeur des canalisations
Propriétés thermiques du sol (coefficient d'échange terre/galerie)
Longueur du tube
Section du tube
Capacité d'échange du tube (surface d'échange)
Vitesse d'air
LA VENTILATION AVEC RÉCUPÉRATION
DE CHALEUR
Dans certains cas, comme par exemple pour les locaux demandant une
grande quantité d’air neuf, il peut être nécessaire de préchauffer l’air
neuf pour que celui-ci ne provoque pas de sensation de courant d’air.
Une température de l’air de 14 à 16 °C est généralement suffisante.
On parle de “préchauffage” de l’air et non pas de “chauffage” car le but
n’est pas de compenser les déperditions du local, mais d’éviter les
courants d’air froid.
Durant une grande partie de la saison de chauffe, la température de
l’air rejeté (température ambiante intérieure) est plus élevée que la
température de l’air extérieur. On peut, dès lors, récupérer une partie
de la chaleur rejetée pour préchauffer l’air neuf (dans le cas d’une
installation de ventilation double flux).
La récupération de chaleur sur l’air extrait (qui n’est possible qu’avec
une extraction mécanique) est une solution énergétiquement très
intéressante ; elle permet de récupérer 50 à 70 % de l’énergie contenue
dans l’air extrait.
 La ventilation double flux avec récupération de
chaleur séduit par les économies de chauffage
qu’elle entraîne (jusqu’à 30 %) mais aussi par sa
contribution au confort et à la qualité de l’air intérieur.
Un investissement 100 % gagnant.
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