Études de cas pratique

EGC

Dimensionnement d’un Système de Ventilation

Dimensionnement d’un Système de Ventilation

Importance du Dimensionnement de la Ventilation

Le dimensionnement correct d'un système de ventilation est essentiel pour assurer une bonne qualité de l'air intérieur (QAI) dans les bâtiments, tout en maîtrisant la consommation énergétique. Une ventilation insuffisante peut entraîner une accumulation de polluants (CO2, COV, humidité, odeurs), des problèmes de santé pour les occupants et des dégradations du bâti (moisissures). À l'inverse, une ventilation excessive peut engendrer des surconsommations d'énergie pour le chauffage ou le refroidissement de l'air neuf. Le calcul du débit d'air neuf nécessaire se base sur plusieurs critères, notamment l'occupation des locaux, le type d'activité, et les exigences réglementaires ou normatives.

Données de l'étude

On souhaite dimensionner le système de ventilation pour un bureau paysager.

Caractéristiques du bureau :

  • Surface au sol du bureau (\(S_{\text{bureau}}\)) : \(100 \, \text{m}^2\)
  • Hauteur sous plafond (\(H_p\)) : \(2.70 \, \text{m}\)
  • Nombre maximal d'occupants (\(N_{\text{occ}}\)) : \(10\) personnes

Exigences de renouvellement d'air (basées sur des normes simplifiées pour l'exercice) :

  • Débit d'air neuf minimal par occupant (\(Q_{\text{occ_unit}}\)) : \(25 \, \text{m}^3/\text{(h} \cdot \text{personne)}\)
  • Débit d'air neuf minimal basé sur le type de local (bureau) : \(1.0 \, \text{volume/heure}\) (taux de renouvellement d'air, \(n_{\text{local}}\))
Schéma : Ventilation d'un Bureau
Bureau Occupants Polluants Air Neuf Air Vicié Système de Ventilation

Illustration du principe de renouvellement d'air dans un bureau pour assurer la qualité de l'air intérieur.

Questions à traiter

  1. Calculer le volume du bureau (\(V_{\text{bureau}}\)).
  2. Calculer le débit d'air neuf requis en fonction de l'occupation (\(Q_{\text{v,occ}}\)).
  3. Calculer le débit d'air neuf requis en fonction du type de local (taux de renouvellement d'air) (\(Q_{\text{v,local}}\)).
  4. Déterminer le débit d'air neuf de conception (\(Q_{\text{v,design}}\)) pour le système de ventilation du bureau.

Correction : Dimensionnement d’un Système de Ventilation

Question 1 : Volume du bureau (\(V_{\text{bureau}}\))

Principe :

Le volume d'un local de forme parallélépipédique (comme un bureau standard) est calculé en multipliant sa surface au sol par sa hauteur sous plafond. Ce volume est fondamental car il sert de base pour calculer les débits de renouvellement d'air exprimés en "volumes par heure".

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{bureau}} = S_{\text{bureau}} \times H_p\]
Données spécifiques :
  • Surface au sol du bureau (\(S_{\text{bureau}}\)) : \(100 \, \text{m}^2\)
  • Hauteur sous plafond (\(H_p\)) : \(2.70 \, \text{m}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{bureau}} &= 100 \, \text{m}^2 \times 2.70 \, \text{m} \\ &= 270 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : Le volume du bureau est \(V_{\text{bureau}} = 270 \, \text{m}^3\).

Question 2 : Débit d'air neuf requis en fonction de l'occupation (\(Q_{\text{v,occ}}\))

Principe :

Pour assurer une bonne qualité de l'air pour les occupants (dilution du CO2, des odeurs corporelles, etc.), les normes imposent un débit minimal d'air neuf par personne. Le débit total requis pour l'occupation est donc le produit du débit unitaire par personne par le nombre total d'occupants prévus dans le local.

Formule(s) utilisée(s) :
\[Q_{\text{v,occ}} = N_{\text{occ}} \times Q_{\text{occ_unit}}\]
Données spécifiques :
  • Nombre maximal d'occupants (\(N_{\text{occ}}\)) : \(10 \, \text{personnes}\)
  • Débit d'air neuf minimal par occupant (\(Q_{\text{occ_unit}}\)) : \(25 \, \text{m}^3/\text{(h} \cdot \text{personne)}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} Q_{\text{v,occ}} &= 10 \, \text{personnes} \times 25 \, \text{m}^3/\text{(h} \cdot \text{personne)} \\ &= 250 \, \text{m}^3/\text{h} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le débit d'air neuf requis en fonction de l'occupation est \(Q_{\text{v,occ}} = 250 \, \text{m}^3/\text{h}\).

Question 3 : Débit d'air neuf requis en fonction du type de local (\(Q_{\text{v,local}}\))

Principe :

Indépendamment du nombre d'occupants, certains locaux nécessitent un renouvellement d'air minimal pour diluer les polluants spécifiques émis par les matériaux, le mobilier ou les activités (par exemple, les composés organiques volatils - COV). Ce besoin est souvent exprimé par un taux de renouvellement d'air horaire (\(n_{\text{local}}\)), qui indique combien de fois le volume total d'air du local doit être remplacé par de l'air neuf chaque heure. Le débit requis est alors le produit de ce taux par le volume du local.

Formule(s) utilisée(s) :
\[Q_{\text{v,local}} = n_{\text{local}} \times V_{\text{bureau}}\]
Données spécifiques :
  • Taux de renouvellement d'air pour le local (\(n_{\text{local}}\)) : \(1.0 \, \text{vol/h}\)
  • Volume du bureau (\(V_{\text{bureau}}\)) : \(270 \, \text{m}^3\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} Q_{\text{v,local}} &= 1.0 \, \text{vol/h} \times 270 \, \text{m}^3 \\ &= 270 \, \text{m}^3/\text{h} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le débit d'air neuf requis en fonction du type de local est \(Q_{\text{v,local}} = 270 \, \text{m}^3/\text{h}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si le volume d'une pièce est de 50 m³ et le taux de renouvellement d'air requis est de 0.6 vol/h, le débit d'air neuf est de :

Question 4 : Débit d'air neuf de conception (\(Q_{\text{v,design}}\))

Principe :

Le système de ventilation doit être capable de fournir un débit d'air neuf suffisant pour satisfaire à la fois les besoins liés à l'occupation et les besoins spécifiques du local. Par conséquent, le débit de conception est généralement pris comme la valeur la plus élevée des différents débits calculés selon les critères applicables. Cela garantit que toutes les exigences sont respectées.

Formule(s) utilisée(s) :
\[Q_{\text{v,design}} = \max(Q_{\text{v,occ}}, Q_{\text{v,local}})\]
Données spécifiques (résultats des questions précédentes) :
  • Débit requis par occupation (\(Q_{\text{v,occ}}\)) : \(250 \, \text{m}^3/\text{h}\)
  • Débit requis par type de local (\(Q_{\text{v,local}}\)) : \(270 \, \text{m}^3/\text{h}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} Q_{\text{v,design}} &= \max(250 \, \text{m}^3/\text{h}, 270 \, \text{m}^3/\text{h}) \\ &= 270 \, \text{m}^3/\text{h} \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : Le débit d'air neuf de conception pour le système de ventilation du bureau est \(Q_{\text{v,design}} = 270 \, \text{m}^3/\text{h}\).

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Le taux de renouvellement d'air (n) exprimé en vol/h signifie :

2. Pour dimensionner un système de ventilation, on choisit généralement :

3. Une bonne ventilation est essentielle pour :

Glossaire

Ventilation
Processus de renouvellement de l'air à l'intérieur d'un espace clos par de l'air neuf provenant de l'extérieur.
Débit d'Air Neuf (\(Q_v\))
Volume d'air extérieur introduit dans un local par unité de temps. Généralement exprimé en mètres cubes par heure (\(\text{m}^3/\text{h}\)).
Taux de Renouvellement d'Air (\(n\))
Nombre de fois que le volume total d'air d'un local est remplacé par de l'air neuf en une heure. Exprimé en volumes par heure (\(\text{vol/h}\)).
Qualité de l'Air Intérieur (QAI)
Caractéristique de l'air à l'intérieur des bâtiments relative à la santé et au confort des occupants. Une bonne QAI implique de faibles concentrations de polluants.
Polluants Intérieurs
Substances présentes dans l'air intérieur pouvant avoir des effets néfastes sur la santé (ex: CO2, COV, humidité excessive, particules fines, allergènes).
VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée)
Système de ventilation qui utilise des ventilateurs pour assurer le renouvellement de l'air de manière contrôlée.
Dimensionnement d’un Système de Ventilation - Exercice d'Application

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