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Le choix des techniques HVAC Chauffer ? … Cest juste apporter un appoint en façade ! Cest donc la gestion de lété qui sera le point de départ du choix.

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1 Le choix des techniques HVAC Chauffer ? … Cest juste apporter un appoint en façade ! Cest donc la gestion de lété qui sera le point de départ du choix ! 1

2 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 lair hygiénique refroidi mécaniquement. 2

3 Charge thermique maximale ? 3

4 Si charge < 50 W/m², refroidir par free-cooling 1Ventilation unilatérale 2Ventilation transversale 3Ventilation par tirage thermique 4 Free cooling

5 1 Ventilation unilatérale 5 Free cooling

6 2 Ventilation transversale 6 Free cooling

7 3 Ventilation par tirage thermique 7 Free cooling

8 3bis Variante : la ventilation hybride (extraction assistée par ventilateur) 8 Free cooling

9 Organisation du free-cooling Obligation dune inertie forte plancher et plafond apparents ! En première approximation : atteindre un minimum de 6 renouvellements horaires de lair du local, lorsque le Delta T° est de 8 K entre T°intérieure et T°extérieure. dimensionner les ouvertures sur base dune vitesse dair de 1 m/s Exemple : si volume = m³, débit dair > m³/h = 1,7 m³/s doù 1,7 m² de section douverture dentrée dair et 1,7 m² de section douverture de sortie dair. 9 Free cooling

10 Si charge > 50 W/m², refroidir mécaniquement 1"Tout air" 2"Air + eau" 3"VRV" 10 Climatisation Ventilos-convecteurs

11 Choix du système de climatisation Si densité doccupation élevée (salle conférences, salle réunions, paysagers à forte densité, …) Système " tout air ", idéalement à débit dair variable ! (voir fichier « salle de spectacles.ppt ») Si transferts de chaleur internes (locaux informatiques fonctionnant en hiver, locaux à charge très variable, …) Système " VRV " Tous les autres cas (locaux de bureaux, chambres dhôtel, …) Système " Air + Eau ", idéalement par plafonds refroidissants ! 11 Climatisation

12 12 Schéma de principe de linstallation HVAC « Air + Eau »

13 13 Schéma de principe de linstallation HVAC « Air + Eau » 1° ventilation

14 14 Schéma de principe de linstallation HVAC « Air + Eau » Schéma de principe de linstallation HVAC « Air + Eau » 1° ventilation 2° chauffage

15 15 Schéma de principe de linstallation HVAC « Air + Eau » 1° ventilation 2° chauffage 3° réfrigération

16 3 exemples dimmeubles de bureaux à Bruxelles – Royale – Brialmont – Brussimmo – Belliard 16

17 17 Exemple 1 : bâtiment Royale-Brialmont

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19 19 Structure portante Entraxe de 720 cm défini par les parkings en sous-sol Réparti en 3 modules de 180 et 2 modules de 90

20 20

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24 24 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 dair commande les 2 vannes chaud et froid. Contraintes : on produit de lair chaud par en haut… lapport de chaud et de froid est conditionné par la pulsion dair hygiénique. un débit dair neuf double du débit hygiénique est nécessaire ! le réseau darrivée dair est combiné au système thermique (difficulté de modifier les puissances, par exemple)

25 25 Interview de lingénieur du bureau détudes : « …Les consommations sont élevées… les grandes surfaces vitrées sont catastrophiques au niveau du froid… (inconfort des occupants près des fenêtres)… Cest une nouvelle mode en architecture mais il faut savoir que cela correspond à une économie dénergie 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 dénergie liée à ce format de gaine ?

26 26 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 !

27 27 Impact de la forme de la gaine sur la consommation du ventilateur En terme de « pertes de charges » (= frottement sur les parois) Ø é quivalent = 1,265 x (( a ³ x b ³ ) / (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) / ( )) 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

28 28 Recommandations : - ne jamais descendre sous un rapport 1/3 entre les côtés ! - Préférer des conduits circulaires car possibilité de joints détanchéité.

29 29 - de pr é f é rence,installer des conduits galvanis é s. Les conduits en asbeste ciment ont une rugosit é 1,5 fois sup é rieure à ces derniers et les conduits isol é s int é rieurement, une rugosit é 1,5 à 2 fois sup é rieure. Conduits isol é s (thermique et acoustique) int é rieurement au moyen de laine min é rale recouverte de tissu de verre.

30 30 Impact des pertes de charges locales sur la consommation du ventilateur

31 31 Impact des pertes de charges locales sur la consommation du ventilateur

32 Dimensionnement des équipements : synthèse Master 2 – St Luc –

33 33 0° - Point commun Débit = Section x Vitesse Vitesse = 1 m/s en déplacement naturel (cheminée de ventilation, par exemple) …2… m/s au droit dune bouche de pulsion dair …5… m/s dans un conduit avec déplacement forcé par ventilateur Ex : un conduit de 40 sur 40 cm transporte de lair issu dun caisson de traitement dair. Débit approximatif transporté (en m³/h) ? Débit = 0,4 x 0,4 m² x 5 m/s x s /h = m³/h Ex : un conduit circulaire doit transporter m³/h. Quelle diamètre ? ________ Section = débit/vitesse = m³/h / s/h / 5 m/s = 0,4 m² --> Diamètre = (0,4 x 4/π) = 0,71 m Ex : une grille de ventilation naturelle doit laisser passer 180 m³/h. Quelle longueur de grille au–dessus des fenêtres ? (sur base de 1cm de hauteur douverture) Section = débit/vitesse = 180 m³/h / s/h / 1 m/s = 0,05 m² --> longueur = 0,05/0,01 = 5 m

34 34 1° Ventilation hygiénique De lair frais est apporté aux personnes à une température neutre : 21°C.

35 35 1° Ventilation hygiénique De lair frais est apporté aux personnes à une température neutre : 21°C. Débit ? Si nombre de personnes connu : débit = 30 m³/h/pers x Nbre pers Sinon, ratios de la Réglementation Wallonne Exemple : 2,9 m³/h/m² dans un bureau. Chauffage ? Puissance = Débit x 4,8 Wh/m³ Où 4,8 Wh/m³ = différence denthalpie (= dénergie) entre air entrant à 30°C 50% HR et sortant à 25°C 50% HR Puissance de chauffe = Débit x 0,34 Wh/m³.K x (21° - (- 8°)) K Refroidissement et déshumidification ?

36 36 4,8 Wh/m³ enthalpie

37 37 Remarque : si un récupérateur de chaleur est présent, il peut préchauffer lair neuf et diminuer dautant la puissance de la batterie de chauffe. 21° 15,2° -8° 21° -2,2° Exemple : soit un récupérateur avec un rendement de 80%. Lair entre à -8° et sort à 21 °C. Lair, qui arrive à -8°C, entre à -8° + 80% (21 – (-8°) = 15,2° C dans la batterie de chauffe.

38 38 2° Chauffage des locaux De la chaleur est fournie aux locaux pour vaincre les déperditions du local et conserver la température de consigne hivernale de 20°C. Situation 1 - La ventilation est centralisée (= lair neuf hygiénique arrive déjà chaud ) Le chauffage du local ne doit fournir que la somme des pertes par les parois. Ex : Puissance radiateur = a i U i S i T°

39 39 Situation 2 - La ventilation est organisée dans le local Le chauffage doit compenser les pertes par les parois + le chauffage de lair de ventilation. Ex : Puissance radiateur =[ a i U i S i + 0,34 Wh/m³.K x Débit vent.] x (20 - (-8°C))

40 40 3° Climatisation des locaux Du froid est fourni aux locaux pour vaincre les apports de chaleur du local et conserver la température de consigne estivale de 25°C maximum.

41 41 3° Climatisation des locaux Du froid est fourni aux locaux pour vaincre les apports de chaleur du local et conserver la température de consigne estivale de 25°C. Situation 1 : La ventilation est centralisée (= lair neuf arrive déjà refroidi ) La climatisation du local doit vaincre les apports : Exemple pour un bureau : des personnes : 70 W / pers des équipements de bureautique : 25 W/m² au sol de léclairage 10 W/m² au sol du soleil par les fenêtres et par les murs 400 W/m² de vitrage S,E,O 600 W/m² de vitrage Hor 200 W/m² de vitrage N Situation 2 : La ventilation est organisée dans le local La climatisation doit compenser en + le refroidissement de lair de ventilation. Ex : Puissance climatiseur = tous les apports ci-dessus + Débit x 4,8 Wh/m³ Où 4,8 Wh/m³ = différence denthalpie entre air entrant à 30°C 50% HR et sortant à 25°C 50% HR

42 42 3° Climatisation des locaux Astuce 1 : Lhomme humidifie lair ambiant… Si lappareil frigorifique (climatiseur, batterie de ventilo-convecteur, …) est très froid, la vapeur produite par lhomme va condenser. Il faut compter 60 Watts/pers. de puissance frigorifique en +.

43 43 3° Climatisation des locaux Astuce 2 : Le soleil peut entrer par les fenêtres de plusieurs façades … Il faudra cumuler les apports solaires … et voir quand ils sont maximaux ! apports vitrage Est apports vitrage Sud = apports totaux :

44 44

45 4° Application 1 Données : soit : une salle de réunion de 15 personnes des déperditions par -8°C de Watts des apports de chaleur par +30°C de Watts (y compris la chaleur latente des occupants) Quels débits pulsés ? Ventilation : Chauffage, si air pulsé à 35° C : > Débit dair chaud = Climatisation, si air pulsé à 15°C > Débit dair froid = = 45 Doù choix des débits dair ? Si débit constant, Température réelle de chauffage en hiver : / (0,34 x 2.350) = 25°C Débit dair pulsé : m³/h Débit dair neuf : 450 m³/h Débit dair extrait : m³/h Débit dair recyclé : m³/h 15 x 30 = 450 m³/h Puissance/ c air x T° = W / (0,34 x (35°-20°)) = 785 m³/h Puissance/ c air x = W / (0,34 x (25°-15°)) = m³/h

46 4° Application 1 Données : une salle de réunion de 15 personnes des déperditions par -8°C de Watts des apports de chaleur par +30°C de Watts Quelles puissances des batteries dans le caisson ? Puissance batterie de chauffe : Puissance batterie de refroidissement : 46 Déperditions de parois + chauffage air neuf = ,34 x 450 x (20 – (-8) ) = W Apports + refroidissement et déshumidification de lair neuf = ,8 Wh/m³ x 450 = W

47 Un ventilateur souffle sur 2 échangeurs, alimentés en eau chaude ou en eau glacée. 4° Application 2

48 Données : soit : une salle de réunion de 15 personnes des déperditions par -8°C de Watts des apports de chaleur par +30°C de Watts (y compris la chaleur latente des occupants) Quels débits pulsés ? Ventilation : 15 x 30 = 450 m³/h Chauffage, si régime deau 60°C – 45°C : Climatisation, si régime deau 6°C – 11°C : > Débit deau chaude = Puissance/ c eau x T° = W / (1163 x (60°-45°)) = 0,23 m³/h > Débit dair froid = = Puissance/ c eau x = W / (1163 x (11°-6°)) = 1,38 m³/h

49 49 Section = Débit / vitesse = 1,38 m³/h / s/h /0,6 m/s = 0,00064 m² = 6,4 cm² --> Diamètre = (6,4 x 4/π) = 2,9 cm = 29 mm Choix dun tuyau de diamètre nominal : 32 mm Diamètre extérieur : 42 mm épaisseur de lisolant thermique autour du conduit : 15 mm Diamètre extérieur du conduit avec isolant : 72 mm DIMENSIONS DE MISE EN OEUVRE du conduit : DMO mm 140

50 50 Il existe un formulaire qui vous fournit ce type dinfo :


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