Comment faire le calcul de la ventilation : formules et exemple de calcul du système de soufflage et d'extraction

Vous rêvez d'un microclimat sain dans votre maison, sans odeur de renfermé ni d'humidité dans aucune pièce ? Pour que la maison soit vraiment confortable, il est nécessaire d'effectuer un calcul correct de la ventilation dès la phase de conception.

Si vous négligez cet aspect important lors de la construction de la maison, vous devrez ensuite résoudre toute une série de problèmes : de l'élimination de la moisissure dans la salle de bains à une nouvelle rénovation et à l'installation d'un système de conduits d'air. Convenez qu'il n'est pas très agréable de voir des foyers de moisissure noire sur le rebord de la fenêtre de la cuisine ou dans les coins de la chambre d'enfant, et de devoir se lancer à nouveau dans des travaux de rénovation.

L'article que nous vous présentons rassemble des documents utiles sur le calcul des systèmes de ventilation, des tableaux de référence. Des formules, des illustrations claires et un exemple réel pour des pièces de différentes fonctions et de surfaces déterminées, présentés dans une vidéo.

Causes des problèmes de ventilation

Avec des calculs corrects et une installation appropriée, la ventilation de la maison fonctionne de manière optimale. Cela signifie que l'air dans les pièces à vivre sera frais, avec une humidité normale et sans odeurs désagréables.

Si, au contraire, on observe le tableau inverse, par exemple une étouffement constant, des moisissures dans la salle de bain ou d'autres phénomènes négatifs, il faut vérifier l'état du système de ventilation.

L'absence des interstices infimes typiques des fenêtres et des portes, provoquée par l'installation de structures en plastique hermétiques, cause de nombreux problèmes. Dans ce cas, trop peu d'air frais pénètre dans la maison, il faut veiller à son apport.

Les obstructions et la dépressurisation des conduits d'air peuvent entraîner de graves problèmes d'évacuation de l'air vicié, saturé d'odeurs désagréables et de vapeur d'eau excessive.

En conséquence, des colonies de moisissures peuvent apparaître dans les pièces de service, ce qui nuit à la santé des habitants et peut provoquer plusieurs maladies graves.

Fenêtres embuées, moisissures et champignons dans la salle de bains, air confiné – tous ces signes indiquent clairement que les pièces à vivre sont mal ventilées.

Mais il arrive aussi que les éléments du système de ventilation fonctionnent parfaitement, mais que les problèmes décrits ci-dessus restent non résolus. Il est possible que les calculs du système de ventilation pour la maison ou l'appartement concerné aient été effectués incorrectement.

Les transformations, réaménagements, constructions d'annexes ou l'installation de fenêtres en plastique déjà mentionnées peuvent avoir un impact négatif sur la ventilation des pièces. Face à ces changements importants, il est conseillé de refaire les calculs et de moderniser le système de ventilation existant en fonction des nouvelles données.

L'un des moyens simples de détecter les problèmes de ventilation – vérifier le tirage. Il faut approcher une allumette allumée ou une feuille de papier fin de la grille de la bouche d'extraction. Il ne faut pas utiliser de flamme nue pour ce test si un équipement de chauffage au gaz est utilisé dans la pièce.

Des portes intérieures trop hermétiques peuvent entraver la circulation normale de l'air dans la maison. Des grilles ou des ouvertures spéciales permettent de résoudre ce problème.

Si la flamme ou le papier se dirige nettement vers la bouche d'extraction, le tirage est présent. Si cela ne se produit pas ou si la déviation est faible ou irrégulière, le problème d'évacuation de l'air vicié est évident. La cause peut être une obstruction ou un endommagement du conduit d'air suite à des réparations maladroites.

Il n'est pas toujours possible de réparer la panne ; la solution au problème consiste souvent à installer des moyens supplémentaires de ventilation par extraction. Avant leur installation, il est également conseillé d'effectuer les calculs nécessaires.

On peut déterminer la présence ou l'absence d'un tirage normal dans le système de ventilation par extraction de la maison à l'aide d'une flamme ou d'une feuille de papier fin.

Comment calculer le renouvellement d'air ?

Tous les calculs relatifs aux systèmes de ventilation consistent à déterminer les volumes d'air dans la pièce. Cette pièce peut être une pièce individuelle ou un ensemble de pièces dans une maison ou un appartement spécifique.

Sur la base de ces données, ainsi que des informations issus des documents réglementaires, on calcule les principaux paramètres du système de ventilation, tels que le nombre et la section des conduits d'air, la puissnace des ventlateurs, etc.

Il exste des méthodes de calcul spétalisées qui permètent de calculer non seulement le renouvellement des maisses d'air dans la pièce, maiss aussi l'évacuation de l'énergi thermique, les variations d'humidité, l'élimination des polluants, etc. Ces calculs sont généralement effecutés pour des bâtiments industriels, sociaux ou à usage spétalisé.

Si vous avez besoin ou souhaitez effectuer des calculs ausi détaillés, il est préférable de consulter un ingénieur qui a étudié ces méthodes.

Pour les calculs autonomes dans les locaux d'habitation, on utiliss les options suivantes :

• par taux de renouvellement ;
• selon les normes sanitaires et hygiéniques ;
• par superfice.

Toutes ces méthodes sont relativement simples ; une fois que l'on en a compris l'essence, même un non-spétaliste peut calculer les principaux paramètres de son système de ventilation. Le plus simple est d'utiliser les calculs par superfice. La norme de base est la suivante : chaque heure, trois mètres cubes d'air frais doivent entrer dans la maison par mètre carré de surface.

Le nombre de personnes vivant en permanence dans la maison n'est pas pris en compte.

Le système de ventilation dans les bâtiments résidentiels est conçu de manière à ce que l'air entre par la chambre et le salon, et soit évacué de la cuisine et de la salle de bains.

Le calcul selon les normes sanitaires et hygiéniques est également relativement simple. Dans ce cas, pour les calculs, on n'utilise pas la superfice, mais les données sur le nombre de résidents permanents et temporaires.

Pour chaque personne vivant en permanence, il est nécessaire d'assurer un apport d'air frais de 60 mètres cubes par heure. Si des visiteurs temporaires sont régulièrement présents dans la pièce, il faut ajouter 20 mètres cubes par heure pour chacune de ces personnes.

Le calcul par taux de renouvellement d'air est un peu plus complexe. Lors de son exécution, on prend en comte la destination de chacune pièce et les normes de taux de renouvellement d'air pour chacune d'elles.

Le taux de renouvellement d'air est le coefficient qui reflète le nombre de remplacements complets de l'air vicié dans une pièce en une heure. Les informations correspondantes se trouvent dans un tableau normatif spécial (SNiP 2.08.01-89* Bâtiments résidentiels, annexe 4).

À l'aide de ce tableau, on effectue le calcul de la ventilation de la maison par taux de renouvellement. Les coefficients correspondants reflètent le taux de renouvellement d'air par unité de temps en fonction de la destination de la pièce.

La quantité d'air qui doit être renouvelée en une heure peut être calculée à l'aide de la formule :

L=N*V,

Où :

• N – le taux de renouvellement d'air par heure, tiré du tableau ;
• V – le volume de la pièce, en mètres cubes.

Le volume de chaque pièce se calcule très simplement : il suffit de multiplier la surface de la pièce par sa hauteur. Ensuite, pour chaque pièce, on calcule le volume de renouvellement d'air par heure à l'aide de la formule ci-dessus.

L'indicateur L pour chaque pièce est additionné ; la valeur totale permet de se faire une idée de la quantité exacte d'air frais qui doit entrer dans la pièce par unité de temps.

Bien entendu, par les conduits d'extraction, la même quantité d'air vicié doit être évacuée. On n'installe pas à la fois une ventilation d'alimentation et d'extraction dans la même pièce. Généralement, l'arrivée d'air se fait par les pièces « propres » : la chambre, la chambre d'enfant, le salon, le bureau, etc.

La ventilation d'extraction dans la salle de bains ou les toilettes est installée dans la partie supérieure du mur ; le ventilateur intégré fonctionne en mode automatique.

L'air est évacué des pièces de service : toilettes, salle de bains, cuisine, etc. C'est logique, car les odeurs désagréables caractéristiques de ces pièces ne se propagent pas dans le logement mais sont immédiatement évacuées vers l'extérieur, ce qui rend la vie dans la maison plus confortable.

C'est pourquoi, lors des calculs, on prend la norme uniquement pour la ventilation d'alimentation ou uniquement pour la ventilation d'extraction, comme cela est indiqué dans le tableau normatif.

Si l'air ne doit pas être fourni dans une pièce spécifique ou évacué de celle-ci, la case correspondante contient un tiret. Pour certaines pièces, une valeur minimale du taux de renouvellement d'air est indiquée. Si la valeur calculée est inférieure à la valeur minimale, il faut utiliser la valeur du tableau pour les calculs.

Si des problèmes de ventilation sont découverts après que les travaux de rénovation de la maison ont été effectués, il est possible d'installer des vannes d'alimentation et d'extraction dans le mur.

Bien entendu, il peut y avoir dans la maison des pièces dont la fonction n'est pas indiquée dans le tableau. Dans ce cas, on utilise les normes applicables aux pièces d'habitation, soit 3 m³ par mètre carré de surface de la pièce. Il suffit de multiplier la surface de la pièce par 3, et la valeur obtenue est considérée comme le taux de renouvellement d'air standard.

Toutes les valeurs du taux de renouvellement d'air L doivent être arrondies à la hausse pour être multiples de cinq. Il faut ensuite calculer la somme des taux de renouvellement d'air L pour les pièces où l'air entre. On additionne séparément les taux de renouvellement d'air L des pièces d'où l'air vicié est extrait.

Si le résultat des calculs ne répond pas aux exigences sanitaires, on installe une vanne d'alimentation, un briseur ou une hotte à travers le mur, on modernise le système existant ou on le nettoie.

L'air extérieur froid peut nuire à la qualité du chauffage dans la maison ; dans de telles situations, on utilise des dispositifs de ventilation avec récupérateur.

Ensuite, il faut comparer ces deux indicateurs. Si le L d'admission est supérieur au L d'extraction, il faut augmenter les valeurs pour les pièces où l'on a utilisé les valeurs minimales dans les calculs.

Exemples de calculs du volume de renouvellement d'air

Pour effectuer le calcul du système de ventilation par renouvellement d'air, il faut d'abord dresser la liste de toutes les pièces de la maison, noter leur superficie et la hauteur des plafonds.

Par exemple, dans une maison hypothétique, on trouve les pièces suivantes :

• Chambre – 27 m² ;
• Salon – 38 m² ;
• Bureau – 18 m² ;
• Chambre d'enfant – 12 m² ;
• Cuisine – 20 m² ;
• Toilettes – 3 m² ;
• Salle de bains – 4 m² ;
• Couloir – 8 m².

Sachant que la hauteur sous plafond dans toutes les pièces est de trois mètres, on calcule les volumes d'air correspondants :

• Chambre – 81 m³ ;
• Salon – 114 m³ ;
• Bureau – 54 m³ ;
• Chambre d'enfant – 36 m³ ;
• Cuisine – 60 m³ ;
• Toilettes – 9 m³ ;
• Salle de bains – 12 m³ ;
• Couloir – 24 m³.

Maintenant, à l'aide du tableau ci-dessus, il faut effectuer les calculs de ventilation des pièces en tenant compte du taux de renouvellement d'air, en augmentant chaque valeur jusqu'à un multiple de cinq :

• Chambre – 81 m³*1 = 85 m³ ;
• Salon – 38 m²*3 = 115 m³ ;
• Bureau – 54 m³*1 = 55 m³ ;
• Chambre d'enfant – 36 m³*1 = 40 m³ ;
• Cuisine – 60 m³ – au moins 90 m³ ;
• Toilettes – 9 m³, au moins 50 m³ ;
• Salle de bains – 12 m³, au moins 25 m³.

Le tableau ne fournit pas d'informations sur les normes pour le couloir, aussi les données de cette petite pièce ne sont-elles pas prises en compte dans le calcul. Pour le salon, le calcul a été effectué en fonction de la surface en appliquant la norme de trois mètres cubes par mètre carré.

Un système de ventilation bien organisé assurera un renouvellement d'air suffisant dans le salon. Lors de la conception, il est impératif de respecter les exigences et les normes des SNiP.

Il faut maintenant additionner séparément les données pour les pièces où l'air est admis, et séparément pour les pièces où sont installés des dispositifs d'extraction.

Volume d'échange d'air à l'admission :

• Chambre – 81 m³ * 1 = 85 m³/h ;
• Salon – 38 m² * 3 = 115 m³/h ;
• Bureau – 54 m³ * 1 = 55 m³/h ;
• Chambre d'enfant – 36 m³ * 1 = 40 m³/h ;

Total : 295 m³/h.

Volume d'échange d'air à l'extraction :

• Cuisine – 60 m³ — au moins 90 m³/h ;
• Toilettes – 9 m³ — au moins 50 m³/h ;
• Salle de bains – 12 m³ — au moins 25 m³/h.

Total : 165 m³/h.

Il convient maintenant de comparer les sommes obtenues. Il est évident que l'admission nécessaire dépasse l'extraction de 130 m³/h (295 m³/h - 165 m³/h).

Pour éliminer cette différence, il faut augmenter les volumes d'échange d'air à l'extraction, par exemple en augmentant les valeurs pour la cuisine. En pratique, cela se fait, par exemple, en remplaçant les conduits par des canaux de section plus grande.

Les règles de calcul de la surface des conduits d'air pour le remplacement ou la modernisation du système de ventilation sont fournies ici. Nous vous conseillons de consulter ce document utile.

Après les corrections, les résultats du calcul se présenteront comme suit :

Volume d'échange d'air à l'admission :

• Chambre – 81 m³ * 1 = 85 m³/h ;
• Salon – 38 m² * 3 = 115 m³/h ;
• Bureau – 54 m³ * 1 = 55 m³/h ;
• Chambre d'enfant – 36 m³ * 1 = 40 m³/h ;

Total : 295 m³/h.

Volume d'échange d'air à l'extraction :

• Cuisine – 60 m³ — 220 m³/h ;
• Toilettes – 9 m³ — au moins 50 m³/h ;
• Salle de bains – 12 m³ — au moins 25 m³/h.

Total : 295 m³/h.

Les volumes à l'admission et à l'extraction sont égaux, ce qui répond aux exigences lors des calculs d'échange d'air par taux de renouvellement.

Le calcul du système de ventilation pour la cuisine est également extrêmement important. Surtout si on y utilise un équipement au gaz pour la cuisson des aliments.

Le calcul du renouvellement d'air conformément aux normes sanitaires est beaucoup plus simple. Supposons que dans la maison examinée ci-dessus, deux personnes résident en permanence et deux autres y séjournent de façon irrégulière.

Le calcul est effectué séparément pour chaque pièce conformément à la norme de 60 m³/personne pour les résidents permanents et de 20 m³/h pour les visiteurs temporaires :

• Chambre – 2 pers. * 60 = 120 m³/h ;
• Bureau – 1 pers. * 60 = 60 m³/h ;
• Salon – 2 pers. * 60 + 2 pers. * 20 = 160 m³/h ;
• Chambre d'enfant – 1 pers. * 60 = 60 m³/h.

Total à l'admission — 400 m³/h.

Il n'existe pas de règles strictes concernant le nombre de résidents permanents et temporaires dans la maison ; ces chiffres sont déterminés en fonction de la situation réelle et du bon sens.

Un volume d'air suffisant, arrivant en temps utile dans la salle de bain, ainsi que l'évacuation rapide de l'air vicié, permet d'empêcher la formation d'air confiné et l'apparition de moisissures.

L'extraction est calculée selon les normes indiquées dans le tableau ci-dessus, et est augmentée jusqu'au total de l'apport d'air :

• Cuisine – 60 m³ — 300 m³/h ;
• Toilettes – 9 m³ — au moins 50 m³/h ;
• Salle de bain – 12 m³ — au moins 50 m³/h.

Total pour l'extraction : 400 m³/h.

Le renouvellement d'air est augmenté pour la cuisine et la salle de bain. Le volume insuffisant d'extraction peut être réparti entre toutes les pièces où est installée une ventilation par extraction. Ou on peut augmenter cette valeur pour une seule pièce, comme cela a été fait lors du calcul par renouvellement.

Conformément aux normes sanitaires, le renouvellement d'air est calculé de cette manière. Supposons que la superficie de la maison soit de 130 m². Alors le renouvellement d'air par apport doit être de 130 m² * 3 m³/h = 390 m³/h.

Il reste à répartir ce volume sur les pièces par extraction, par exemple, de la manière suivante :

• Cuisine – 60 m³ — 290 m³/h ;
• Toilettes – 9 m³ — au moins 50 m³/h ;
• Salle de bain – 12 m³ — au moins 50 m³/h.

Total pour l'extraction : 390 m³/h.

Le bilan du renouvellement d'air est l'un des indicateurs principaux lors de la concepetion des systèmes de ventilation. Les calculs ultérieurs sont effectués sur la base de ces informmations.

Comment choisir la section du conduit d'air ?

Le système de ventilation, comme on le sait, peut être à conduits ou sans conduit. Dans le premier cas, il faut choisir correctement la section des conduits. Si l'on décide d'installer des constructions à section rectangulaire, le rapport de sa longueur et de sa largeur doit s'approcher de 3:1.

La longueur et la largeur de la section des conduits d'air rectangulaires doivent être dans un rapport de trois pour un, afin de réduire le bruit.

La vitesse de déplacement des masses d'air dans le conduit de ventilation principal doit être d'environ cinq mètres par seconde, et dans les branches — jusqu'à trois mètres par seconde. Cela garantira le fonctionnement du système avec un minimum de bruit. La vitesse de l'air dépend en grande partie de la section transversale du conduit.

Pour choisir les dimensions de la construction, on peut utiliser des tableaux de calcul spéciaux. Dans un tel tableau, il faut sélectionner à gauche le volume de renouvellement d'air, par exemplle 400 m³/h, et en haut sélectionner la valeur de la vitesse — cinq mètres par seconde.

Ensuite, il faut trouver l'intersection de la ligne horizontale du renouvellement d'air avec la ligne verticale de la vitesse.

A l'aide de ce diagramme, on calcule la section des conduits d'air pour le système de ventilation par conduits. La vitesse de déplacement dans le conduit principal ne doit pas dépasser 5 m/s.

À partir de ce point d'intersection, on trace une ligne vers le bas jusqu'à la courbe, ce qui permet de déterminer la section appropriée. Pour un conduit rectangulaire, il s'agira de la valeur de la surface, et pour un conduit rond, du diamètre en millimètres. On effectue d'abord les calculs pour le conduit principal, puis pour les embranchements.

Ainsi, les calculs sont effectués si la maison ne prévoit qu'un seul conduit d'extraction. Si plusieurs conduits d'extraction doivent être installés, le volume total du conduit d'extraction doit être divisé par le nombre de conduits, puis les calculs sont réalisés selon le principe décrit.

Ce tableau permet de choisir la section du conduit pour une ventilation à gaines en tenant compte des volumes et de la vitesse de déplacement des masses d'air

En outre, il existe des programmes de calcul spécialisés qui permettent d'effectuer de tels calculs. Pour les appartements et les maisons d'habitation, ces programmes peuvent être encore plus pratiques car ils donnent un résultat plus précis.

Le renouvellement d'air normal est influencé par un phénomène appelé tirage inverse, dont les spécificités et les méthodes de lutte sont présentées dans l'article que nous recommandons.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo n°1. Informations utiles sur les principes de fonctionnement du système de ventilation :

Vidéo n°2. Avec l'air vicié, la chaleur quitte également le logement. Ici, les calculs des pertes de chaleur liées au fonctionnement du système de ventilation sont clairement démontrés :

Un calcul correct de la ventilation est la base de son bon fonctionnement et la garantie d'un microclimat favorable dans la maison ou l'appartement.. La connaissance des paramètres fondamentaux sur lesquels reposent ces calculs vous permettra non seulement de concevoir correctement le système de ventilation pendant la construction, mais aussi d'en ajuster l'état si les circonstances changent.

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