Ventilation Naturelle Automatisée : retour d’expérience …

Par Jean Pascal ROCHE - Directeur du BET ADRET

Après un premier article sur la « Ventilation Naturelle Automatisée » sur les principes de la ventilation naturelle automatisée, nous proposons la présentation détaillée d’un exemple de mise en œuvre de ventilation naturelle automatisée.

Rafraichissement passif
Cet exemple concerne le bâtiment PHAR/PIJ (Pôle Handicap Addictologie
Réhabilitation/Pôle Infanto Juvénile) du Centre Hospitalier Alpes Isère (CHAI) situé à St-Egrève à côté de Grenoble (38).

Ce bâtiment comprend notamment un hôpital de jour et 56 lits (42 adultes et 14 enfants).

Le principe de rafraîchissement passif par VNA a été retenu pour ce projet pour 2 raisons principales :
- le bâtiment est occupé par une population confinée qui n’a pas forcément la possibilité de sortir ou d’ouvrir une fenêtre pour prendre l’air
- le bâtiment est situé dans la banlieue de Grenoble, zone où il peut faire très chaud en été mais où les nuits, au moins en mi-saison, sont fraîches.

Coût d’investissement
Le bâtiment est équipé de 8 châssis en VB, 8 châssis en VH, 7 coffrets SADAP avec les modules de commande, 1 centrale Acropack web et 1 station météo.
Le coût complet de l’installation est d’environ 95 000 € H.T – réalisation 2016.

Plan de masse du centre hospitalier et du bâtiment équipé de VNA

C’est une solution globale de gestion de la ventilation naturelle entièrement automatisée qui a été choisi pour assurer un rafraîchissement naturel des circulations.

Le système utilisé est l’AéroPack® proposé par SOUCHIER qui assure une ventilation naturelle automatisée tout en optimisant la consommation énergétique du bâtiment et le confort des occupants, et en prenant en compte les éléments suivants :
- température extérieure,
- température intérieure de la zone,
- point de consigne ambiant,
- présence de pluie et/ou de vent,

Pour ce projet, seules les circulations sont rafraîchies naturellement, et la ventilation naturelle et le désenfumage ont été mutualisés. En effet, certains ouvrants de ventilation naturelle sont également des entrées d’air de désenfumage.

Pour des raisons de confort des patients, il n’a pas été installé d’ouvrants de ce type dans les chambres.

Principe d’automatisme d’un système de ventilation naturelle intelligente AéroPack® de Souchier : l’automate gère l’ouverture des ouvrants en fonction des consignes de température à maintenir

Coffret AéroPack® de Souchier

La ventilation naturelle est assurée à l’aide d’ouvrants motorisés situés en partie haute et basse. Leur positionnement a été étudié pour permettre un brassage optimal des espaces concernés. L’ouvrant retenu pour le PHAR/PIJ est le Luxlame de Souchier. Il a notamment été choisi pour ses caractéristiques d’isolation thermique et d’étanchéité à l’air.

Ouvrants de ventilation type Luxlame de Souchier (extrait documentation technique)

Plan de repérage des ouvrants de ventilation naturelle pour la zone 1 (unité 1)

Les ouvrants sont reliés à un boîtier appelé SADAP ou boîtier à chaîne électrique. Avec ce mode de fonctionnement, les ouvrants de façade et les exutoires peuvent être ouverts à des positions intermédiaires par une commande chrono-proportionnelle. Pour cela, l’automate calculera le temps (en secondes) de maintien du signal d’ouverture en fonction :
- Du temps d’ouverture total des ouvrants (paramétrable)
- De la position d’ouverture demandée (en %)
Temps de maintien du Signal = (Temps d’ouverture totale) * (Position d’ouverture demandée en %)

Afin de pouvoir refermer les ouvrants de façade et les exutoires à des positions intermédiaires, l’automate procèdera de la même façon en tenant compte cette fois-ci : - Du temps de fermeture total des ouvrants (paramétrable)
- De la position d’ouverture demandée (en %)
Temps de maintien du Signal = (Temps de fermeture totale) * (Position d’ouverture demandée en %)

Coffret de commande SADAP

La VNA (Ventilation Naturelle Automatisée) ou VNI (pour Ventilation Naturelle Intelligente) installée sur le PHAR/PIJ est un système d’ouvrants qui permettent de ventiler naturellement les circulations en fonction de conditions intérieures et extérieures et de les désenfumer. Les conditions sont les suivantes :
- Pluie
- Vent
- Température extérieure
- Température intérieure de la zone
- Commande du système SSI

Schéma synoptique du système installé sur le CHAI à St-Egrève

Un commutateur général centralisé pour l’ensemble du bâtiment permet de prendre la main sur le système et de forcer l’ouverture ou la fermeture des ouvrants hors SSI (Systèmes de Sécurité Incendie).

Ainsi, en cas de détection incendie dans l’une des ZF (zone de désenfumage), les ouvrants qui ne sont pas également destinés au désenfumage sont fermés.

Commutateur général

L’ensemble du système est connecté à une GTB (Gestion Technique du Bâtiment) sur laquelle sont paramétrés un calendrier annuel et des plages horaires pendant lesquelles le fonctionnement est autorisé.

En mode automatique, l’autorisation de fonctionnement est asservie à :
- Une période annuelle définissant les jours de fonctionnement depuis la GTB
- Un programme horaire hebdomadaire définissant les plages horaires d’occupation des locaux depuis la GTB
- Température ambiante supérieure à une limite basse prédéfinie (Exemple : 19°C)
- Température extérieure inférieure ou égale à la température ambiante
- Pas de présence de pluie ni de vent
- Un paramètre d’autorisation logiciel (oui/non)
- Commutateur général en position automatique
- Pas de présence incendie

Une demande de fermeture des ouvrants de façade et des exutoires est envoyée lorsque l’une des conditions suivantes est réalisée :
- Température ambiante inférieure ou égale à la limite basse prédéfinie
- Température extérieure supérieure à la température ambiante
- Présence de pluie et/ou de vent
- Commutateur général en position automatique
- Présence incendie

Les sondes d’ambiance sont situées dans les circulations, au ras des faux-plafonds (afin d’éviter toute interférence entre la sonde et les occupants), à mi-parcours entre les Ventilation Naturelle Basse et Ventilation Naturelle Haute (permet de relever une température « moyenne » de la circulation).

Ce graphique présente l’évolution de la température d’une des circulations du PHAR/PIJ (courbe rouge) ainsi que la commande d’ouverture/fermeture des ouvrants motorisés de VNA (courbe bleue). La courbe verte représente l’évolution de la température extérieure sur la même période.

La commande pilotant l’ouverture des ouvrants est actionnée lorsque la température extérieure est inférieure à la température ambiante, et lorsque la température ambiante est supérieure à un certain seuil (ici 25°C).

1 - La température intérieure est supérieure à 25°C, la température extérieure devient inférieure à la température intérieure : conditions remplies → enclenchement de l’ouverture

2 - La température intérieure n’est plus supérieure à 25°C : conditions non remplies → enclenchement de la fermeture

3 - Fonctionnement haché du cycle ouverture/fermeture : le système pourrait être optimisé en introduisant par exemple une hystérésis qui permettrait de limiter le nombre d’ouverture et de fermeture des ouvrants

4 - La température intérieure est supérieure à 25°C, mais la température extérieure n’est pas plus fraîche et ne permettrait donc pas de faire baisser la température dans la circulation : conditions non remplies → l’ouverture n’est pas enclenchée

La commande de fermeture peut également être enclenchée en cas de pluie ou de vent.

Cette technique ne prétend pas remplacer et être aussi efficace que du rafraîchissement actif, bien évidemment. Mais, dans certaines conditions, elle permet d’abaisser sensiblement la température ambiante en été et ainsi permettre de rester dans des zones de confort acceptables pour les occupants. C’est une solution de rafraîchissement naturel simple qui peut s’adapter à tout type de bâtiment soit en ventilation naturelle directe, soit en décharge nocturne.

Par Jean-Pascal ROCHE
Directeur du BET ADRET à LA SEYNE (83) laseyne(at)adret.net
Président de l’association ICO – Ingénierie et Confort de l’Eau

SOURCE ET LIEN

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