Comment bien concevoir une ventilation avec diffusion ?

Par Jérémie Chang, chef de produits réseaux et diffusion d’air chez Atlantic

La ventilation est la pièce maîtresse de la qualité de l’air intérieur. De nombreux systèmes coexistent et tous prétendent à l’efficacité, celle-ci étant conditionnée par la conception, la mise en œuvre, l’entretien. Autre point essentiel : garantir une diffusion de l’air de façon homogène, en évitant les zones de stagnation et les désagréments tels que courants d’air et nuisances sonores…

Retour sur les bonnes pratiques avec Jérémie Chang, chef de produits réseaux et diffusion d’air chez Atlantic.

La ventilation par diffusion

« La ventilation par diffusion consiste à ramener de l’air neuf dans le local pour que les occupants puissent respirer un air non pollué et rester en bonne santé. C’est la qualité de l’air qui est ici en jeu ». Les systèmes de ventilation double flux s’avèrent particulièrement bien adaptés et conviennent à tous les types de bâtiments tertiaires au sens large : bureau, gymnase, écoles… « Le principe est simple. Il s’agit d’un caisson qui va prendre l’air à l’extérieur, l’envoyer à travers un réseau pour le distribuer ; puis cet air neuf est soufflé dans un volume. L’idée étant également de reprendre l’air vicié dudit volume, de récupérer les calories qu’il contient avant de le rejeter vers l’extérieur, de manière à avoir un perpétuel renouvellement ».

Les diffuseurs d’air sont le dernier maillon de la chaîne du réseau aéraulique, sa seule partie visible. Il y a donc un point essentiel qui est l’esthétique, même si l’on a parfois tendance à le négliger ou à le mettre de côté. C’est ce terminal qui va distribuer l’air dans le volume traité.

Quelles sont les différentes étapes pour obtenir une diffusion de l’air dans les locaux sans désagréments (courants d’air, bruit, bonne qualité de l’air) pour les occupants ?

Etape 1 :  Assurer un bon balayage

« Premier point : le positionnement de la reprise par rapport au soufflage. » C’est la règle de base pour assurer une bonne diffusion de l’air à l’intérieur du volume : « En restant sur des règles très génériques, il est essentiel de positionner la reprise à l’opposé du soufflage, l’objectif étant que l’air puisse balayer complètement le volume avant d’être repris. » Un terminal de soufflage trop proche d’une grille d’extraction peut générer un recyclage direct de l’air neuf et donc créer des zones « mortes », c’est à dire des zones non traitées.

À noter que chaque cas est spécifique et doit être étudié pour assurer un bon balayage. « Nous avons des règles génériques, notamment quant au positionnement et en fonction du volume – géométrie, hauteur sous plafond… A chaque fois, c’est du cas par cas. Il faut tenir compte des obstacles dans un volume. Par exemple, une poutre : si l’on souffle derrière elle, elle va potentiellement bloquer l’air et créer un obstacle au balayage ». Une solution pour faciliter le balayage du volume est d’utiliser ce qu’on appelle l’effet Coanda. Ce phénomène consiste à projeter le jet d’air parallèlement au plafond générant ainsi un effet « ventouse ». Cela permettra de souffler l’air le plus loin possible. Un maximum de volume sera traité tout en évitant de souffler directement sur l’utilisateur.

Effet Coanda : On parle d'effet Coanda lorsqu'un jet de fluide est attiré et suit une surface courbe sur laquelle il s'écoule. En diffusion, on utilise ce phénomène pour souffler le plus loin possible sans créer de courant d’air dans la zone utilisateur. On parle aussi d’effet de plafond.

Etape 2 :  Eviter les nuisances sonores

Pour éviter les nuisances sonores, il est important d’avoir un diffuseur bien dimensionné par rapport au débit. En ventilation, le débit souhaité se calcule en fonction du nombre d’utilisateurs ou d’occupants, selon le type de bâtiments et les réglementations qui s’y appliquent (code du travail, Règlement Sanitaire Départemental Type.). « Généralement, nous disposons d’un débit bien défini par occupant. Par exemple, 25 m³/ h par occupant dans les bureaux. C’est ainsi que l’on calcule le débit total à pousser dans le volume. Soit 250 m³/h pour 10 personnes – c’est le cas typique de la salle de réunion ». Donc, la première étape consiste à définir le débit puis à s’assurer que bouche et diffuseur sont correctement dimensionnés, c’est-à-dire que leur plage de débit respective est adéquate.

« Chaque diffuseur possède des données aérauliques bien définies en fonction du débit (portée, pertes de charge, niveau acoustique). Sur la plage de débit utilisée, il est donc important de vérifier que l’on a suffisamment de portée, peu de pertes de charges (ce qui entraînerait une insuffisance de débit en fin de réseau) et un niveau acoustique adapté. Ce dernier va aussi dépendre du bâtiment : les besoins dans un hôtel ou une bibliothèque seront bien sûr différents ».

Etape 3 :  Maintenir une bonne qualité de l’air

Deux points majeurs déterminent une bonne qualité de l’air. Le premier est encore une fois le positionnement opposé des terminaux, dont dépend le balayage parfait du volume. Le second est le type de diffuseurs qui vont influer sur la qualité de diffusion… Ainsi une grille présentera un taux d’induction moins important que les diffuseurs tourbillonnaires par exemple. 

Plus le taux d’induction est important, plus la diffusion sera efficace et plus le volume sera traité de façon homogène.

Les diffuseurs à jet hélicoïdal présentent un taux d’induction important.

Etape 4 :  Concilier économies d’énergie et bonne diffusion d’air 

Le meilleur moyen d’économiser l’énergie est de souffler/diffuser au juste besoin. On parle de systèmes à débit variable, avec notamment des registres à débit variable qui fonctionnent au moyen de sondes de présence et de capteurs de CO2.

« Les registres à débit variables adapteront leur ouverture en fonction du nombre de personnes ou du taux de CO2 détecté dans la salle. En effet, une salle de réunion avec 2 personnes n’aura pas besoin d’autant d’air neuf qu’une salle contenant 10 personnes. Ainsi, on optimise le débit de soufflage et on évite la surconsommation des ventilateurs. »

 

REG VAV : Registre proportionnel à débit variable

Ces systèmes à débits variables imposent donc des plages de débits importantes.  
Pour accompagner au mieux ces systèmes, il est important que la diffusion d’air soit adaptée. Le DFH-TWIN permet de répondre à ce besoin en maintenant l’effet Coanda sur une large plage de débit (150 à 500 m³/h).  
Son plénum réduit la section de passage du diffuseur pour les faibles débits. Cette action permet ainsi d’augmenter les vitesses d’air à la sortie du diffuseur et donc de maintenir l’effet Coanda.
Dans les applications de traitement d’air (chauffage ou climatisation), cela permet aussi d’éviter les effets douches froides en froid, ou bien la stratification de l’air chaud.

La stratification

La stratification, formation de couches d’air de températures différentes, concerne les applications de traitement de l’air. Concrètement, l’air chaud, plus léger, s’élève naturellement, avec le risque de provoquer un écart de température entre sol et plafond. Source d’inconfort, ce phénomène survient lorsque le débit d’air est insuffisant. Cette mauvaise diffusion entraîne une stratification de l’air chaud au plafond.

Conclusion pour  bien concevoir une ventilation avec diffusion …

Les 4 étapes ci-avant sont d’un bon repère pour bien dimensionner une ventilation avec diffusion. Une mauvaise conception impacte le fonctionnement de l’installation sur sa durée de vie (consommation d’énergie, notamment) et le confort des occupants.

Bien concevoir une ventilation avec diffusion et aussi « bien la gérer » dans le temps, il faudra veiller à contrôler et superviser l’installation de traitement d’air en fonction de l’occupation des locaux. Les dispositifs « communicants » sont dans tous les cas recommandés. Le registre d’air proportionnel REG VAV mentionné auparavant est, par exemple, communiquant à moteur Modbus.

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