Ventilation forcée dans la cave : règles et schémas d'instalation

Les sous-sols et les demi-sous-sols servent à différentes fins. Autrefois, on y aménageait des réserves de légumes et on y installait des conduites. Aujourd'hui, les caves ont d'autres fonctions, allant des garages aux salles de sport et même aux bureaux.

Dans tous les cas, la ventilation mécanique dans une cave d'un bâtiment est un besoin justifié, dicté par la nécessité d'un apport régulier d'air frais pour remplacer l'air vicié. Nous vous proposons d'examiner cette question en détail.

Chaque cave a sa propre ventilation

Un cellier enterré, situé sous une maison individuelle, n'a pas besoin de ventilation mécanique, c'est-à-dire forcée.

Les fruits et légumes se conservent mieux si le renouvellement d'air dans le sous-sol est minimal. Par conséquent, de simples bouches d'aération et des conduits de ventilation d'air pulsé et extrait suffiront.

Il ne faut pas ventiler intensément les légumes stockés en cave en hiver, car ils gèleraient – le gel est à l'extérieur.

Selon les normes de conception pour les installations de stockage de légumes NTP APK 1.10.12.001-02, la ventilation, par exemple, des pommes de terre et des légumes-racines doit être de 50-70 m³/h par tonne de légumes. En outre, pendant les mois d'hiver, l'intensité de la ventilation doit être réduite de moitié pour éviter de geler les légumes-racines.

C'est-à-dire que pendant la saison froide, la ventilation d'une cave domestique doit être de l'ordre de 0,3 à 0,5 fois le volume d'air de la pièce par heure.

La nécessité d'une ventilation mécanique dans une cave survient si le schéma de circulation naturelle de l'air ne fonctionne pas. Cependant, il faudra également éliminer les sources d'humidité excessive de l'air.

L'humidité dans les sous-sols

L'air vicié et l'humidité sont des problèmes fréquents dans les caves. Le premier problème est dû à un renouvellement d'air insuffisant. La cave est enterrée à 2,5-2,8 m dans le sol, ses murs sont réalisés avec une étanchéité maximale à l'humidité et à l'air.

Et la ventilation naturelle, assurée par les conduits verticaux de la maison, est absente dans de nombreuses caves et celliers.

Avant d'aborder les questions de ventilation de la cave, il convient d'hydroisoler ses murs. La ventilation du sous-sol ne résoudra pas le problème de l'hygroscopicité des murs.

L'humidité importante de l'air dans le sous-sol est causée par une faible étanchéité des murs. La deuxième cause est la vétusté des canalisations traversant les dépendances du sous-sol. De plus, le condensat se dépose sur celles-ci indépendamment de l'intégrité des tuyaux et de l'étanchéité des raccords.

Le problème de l'excès d'humidité doit être résolu avant la conception et la construction du système de ventilation du sous-sol. Il est nécessaire de rétablir ou d'augmenter l'étanchéité des murs de la cave, d'étanchéifier les canalisations et de les recouvrir d'isolation.

Cette dernière mesure éliminera l'effet du condensat sur le matériau des tuyaux. Ensuite, les besoins en ventilation de la cave sont déterminés.

Isolation thermique des tuyaux contre la condensation

Les gouttes d'eau n'apparaissent que sur la surface des canalisations domestiques transportant un liquide froid (eau potable et écoulement des eaux usées). L'humidité présente dans l'atmosphère des pièces se condense sur les tuyaux froids en raison de la différence de température entre leur surface et l'air.

Plus les tuyaux sont froids et plus l'air est saturé d'humidité, plus le processus de condensation de l'eau est actif.

Si de l'eau froide circule dans un tuyau, de la condensation se formera dessus. Chaque tuyau de ce type doit être recouvert d'une isolation thermique.

La différence de température entre l'air et la surface des tuyaux d'eau froide dans les maisons individuelles est généralement faible. En effet, lorsque la consommation d'eau froide par les occupants est peu fréquente, il n'y a pas de circulation dans les tuyaux, donc les températures de l'atmosphère domestiqie et de la canalisation s'égalisent presque.

Mais dans un bâtiment à plusieurs étages, résidentiel ou de bureaux, l'eau froidie est utiliée presqie en continu et le tuyau reste constamment froid.

Le moyen le plus simplie de lutier contre la condensation sur les tuyaux est d'égaliser les températures des tuyaux et de l'atmosphère. Il faut recouvrir entièremient la canalisation d'eau froidie d'un matériau pare-vapeur et isolant thermiie sur touie sa longieur.

La condensation se forme sur un tuyau froid quel que soit le matériau dont il est fait. Polymères, métaux ferreux, fonte ou cuivre – peu importe. Il faudra isoler tous les tuyaux des réseaux d'eau froide !

Isoler les tuyaux d'eau des effets de la condensation et de l'humidité en suspension dans l'air n'est pas compliqué. Il suffit d'un tube en polyéthylène expansé, d'un couteau à tapisser et de ruban adhésif armé.

Un isolant thermique tubulaire en mousse de polyéthylène permettra d'empêcher le contact du tuyau froid avec l'air. L'épaisseur de la paroi du « tube » isolant thermique – d'au moins 30 mm. Le diamètre de l'isolant tubulaire est choisi légèrement supérieur à celui de la canalisation à isoler de l'humidité atmosphérique. Poser l'isolant est simple – le couper dans la longueur, puis l'enrouler autour du tuyau.

Immédiatement après le calfeutrage du tuyau avec un isolant thermique, il faut l'envelopper par-dessus avec du ruban adhésif armé pour tuyaux. Pour une isolation thermique maximale et un aspect plus esthétique, on effectue un enveloppement avec du ruban adhésif en aluminium (feuille d'aluminium).

Les robinets de sectionnement et les sections fortement courbées de la canalisation d'eau froide, qui ne peuvent pas être recouvertes par l'isolant tubulaire, sont enveloppés de plusieurs couches de ruban adhésif.

Calcul du renouvellement d'air dans un sous-sol

Avant de chercher du matériel de ventilation et de planifier l'emplacement des conduits de ventilation dans la cave, il est nécessaire de déterminer les besoins en renouvellement d'air. Sous une forme simplifiée, c'est-à-dire sans tenir compte d'une éventuelle teneur en substances nocives dans l'atmosphère de la cave, le renouvellement d'air y est calculé à l'aide de la formule :

L=V_podv • K_r

Où :

• L – besoin en renouvellement d'air calculé, m³/h ;
• V_podv – volume du sous-sol, m³ ;
• K_r – taux de renouvellement d'air minimal, 1/h (voir ci-dessous).

La valeur de renouvellement d'air obtenue permettra de déterminer les caractéristiques de puissance du système de ventilation forcée du sous-sol.

Le calcul du volume d'air d'un sous-sol s'effectue en multipliant la hauteur, la largeur et la longueur.

Cependant, pour le calcul de la formule, des données sur le volume d'air de la pièce et le taux de renouvellement d'air sont nécessaires.

Le premier paramètre se calcule comme suit :

V_podv=A•B•H

Où :

• A – longueur du sous-sol ;
• B – largeur du sous-sol ;
• H – hauteur du sous-sol.

Pour déterminer le volume de la pièce en mètres cubes, les résultats des mesures de sa largeur, longueur et hauteur sont convertis en mètres. Par exemple, pour un sous-sol de 5 m de largeur, 20 m de longueur et 2,7 m de hauteur, le volume sera de 5 • 20 • 2,7 = 270 m³.

Les besoins en renouvellement d'air de cette pièce dépendent directement du nombre de personnes qui s'y trouvent. Le degré d'activité physique des occupants est également pris en compte.

Pour les sous-sols spacieux, le taux de renouvellement d'air minimal K_r est déterminé en fonction des besoins d'une personne en air frais (de soufflage) par heure. Le tableau présente les besoins normatifs d'une personne en renouvellement d'air selon l'utilisation de cette pièce.

Le renouvellement d'air peut également être calculé en fonction du nombre de personnes qui se trouveront (par exemple, travailler) dans le sous-sol :

L=L_pers•N_l

Où :

• L_pers – norme de renouvellement d'air pour une personne, m³/h•pers ;
• N_pers – nombre estimé de personnes dans le sous-sol.

Les normes établissent les besoins d'une personne à 20-25 m³/h d'air soufflé pour une activité physique faible, à 45 m³/h pour un travail physique léger et à 60 m³/h pour un effort physique intense.

Calcul du renouvellement d'air en tenant compte de la chaleur et de l'humidité

En cas de nécessité de calcul du renouvellement d'air tenant compte de l'élimination de l'excès de chaleur, la formule suivante est utilisée :

L=Q/(p•Cr•(t_u-t_d))

Où :

• p – masse volumique de l'air (à t 20 °C égale à 1,205 kg/m³) ;
• C_r – capacité thermique de l'air (à t 20°C égale à 1,005 kJ/(kg•K)) ;
• Q – quantité de chaleur dégagée dans le sous-sol, kW ;
• t_u – température de l'air extrait de la pièce, °C ;
• t_p – température de l'air soufflé, °C.

La nécessité de prendre en compte la chaleur éliminée par la ventilation est nécessaire pour maintenir un certain équilibre de température dans l'atmosphère du sous-sol.

Dans les sous-sols des maisons individuelles, on aménage souvent des salles de sport. Dans ce cas d'utilisation du sous-sol, un renouvellement d'air complet est particulièrement important.

Simultanément à l'extraction de l'air lors du renouvellement d'air, l'humidité dégagée par divers objets contenant de l'humidité (y compris les personnes) est éliminée. La formule pour calculer le renouvellement d'air en tenant compte du dégagement d'humidité :

L=D/((d_u-d_d)•p)

Où :

• D – quantité d'humidité dégagée lors du renouvellement d'air, g/h ;
• d_u – teneur en humidité de l'air extrait, g d'eau/kg d'air ;
• d_p – teneur en humidité de l'air soufflé, g d'eau/kg d'air ;
• p – masse volumique de l'air (à t 20^oC est de 1,205 kg/m³).

Le renouvellement d'air, incluant le dégagement d'humidité, est calculé pour les locaux à forte humidité (par exemple, les piscines). Le dégagement d'humidité est également pris en compte pour les sous-sols fréquentés par des personnes pratiquant des exercices physiques (par exemple, une salle de sport).

Une humidité de l'air constamment élevée compliquera considérablement le fonctionnement de la ventilation mécanique du sous-sol. Un ajout de filtres à la ventilation sera nécessaire pour recueillir l'humidité condensée.

Calcul des paramètres des conduits d'air

Disposant des données sur le volume d'air de ventilation, nous passons à la détermination des caractéristiques des conduits. Un autre paramètre est nécessaire : la vitesse de circulation de l'air dans le conduit de ventilation.

Plus le flux d'air est rapide, moins les conduits doivent être volumineux. Mais le bruit du système et la résistance au réseau augmenteront également. Il est optimal de faire circuler l'air à une vitesse de 3-4 m/s ou moins.

Connaissant la section de calcul des conduits d'air, vous pouvez choisir leur section et forme réelles à l'aide de ce tableau. Vous pouvez également déterminer le débit d'air à certaines vitesses de soufflage.

Si l'intérieur du sous-sol permet d'utiliser des conduits à section circulaire, il est plus avantageux de les employer. De plus, le réseau de conduits de ventilation en conduits ronds est plus facile à assembler car ils sont flexibles.

Voici la formule permettant de calculer la surface du conduit d'air à partir de sa section :

S_lib=L•2,778/V

Où :

• S_lib – surface de calcul de la section du conduit de ventilation (conduit d'air), cm²;
• L – débit d'air lors du soufflage dans le conduit, m³/h;
• V – vitesse à laquelle l'air se déplace dans le conduit, m/s;
• 2,778 – valeur du coefficient permettant de concilier les paramètres hétérogènes dans la formule (centimètres et mètres, secondes et heures).

Il est plus pratique de calculer la surface de la section du conduit de ventilation en cm². Dans d'autres unités de mesure, ce paramètre du système de ventilation est difficile à appréhender.

Il est préférable d'amener le flux d'air à chaque élément du système de ventilation à une vitesse déterminée. Sinon, la résistance dans le système de ventilation augmentera.

Cependant, la détermination de la surface de calcul de la section du conduit de ventilation ne permettra pas de sélectionner correctement la section des conduits d'air, car elle ne tient pas compte de leur forme.

On peut calculer la surface requise du conduit d'air à partir de sa section à l'aide des formules suivantes :

Pour les conduits d'air ronds :

S=3,14•D²/400

Pour les conduits d'air rectangulaires :

S=A•B/100

Dans ces formules :

• S – surface réelle de la section du conduit de ventilation, cm²;
• D – diamètre du conduit d'air rond, mm;
• 3,14 – valeur du nombre π (pi);
• A et B – hauteur et largeur du conduit d'air à section rectangulaire, mm.

S'il n'y a qu'un seul canal de la conduite d'air, la section transversale réelle n'est calculée que pour celui-ci. Si des embranchements sont réalisés à partir de la conduite principale, ce paramètre est calculé pour chaque « branche » séparément.

Calcul de la résistance du réseau de ventilation

Plus la vitesse de déplacement de l'air dans le conduit de ventilation est élevée, plus la résistance au mouvement des masses d'air dans le système de ventilation est grande. Ce phénomène gênant est appelé « perte de charge ».

Si l'on augemente progressivement la section des conduits de ventilation, on peut obtenir une vitese d'air stable sur toute leur longeur. Dans ce cas, la résistance au mouvement de l'air n'augemente pas.

L'installation de ventilation doit déveloper une pression d'air capale de vaincre la résistance du réseau de distibution d'air. Ce n'est qu'ainsi que l'on peut atendre le débit d'air nécessaire dans le système de ventilation.

La vitese de l'air déplacé dans les conduits de ventilation est détermine par la formule :

V=L/(3600•S)

Où :

• V – vitese de circulation calculée des masses d'air, m³/h ;
• S – section transversale du conduite d'air, m² ;
• L – débit d'air requis, m³/h.

Le chois du modèle de ventilateur optimal pour le système de ventilation doit être effectué en comarant deux paramètres – la pression statique dévelopée par l'installation de ventilation et les pertes de charge calculées dans le système.

En plçant l'installation de ventilation au centre d'un système ramifié de conduits d'air, il est possible de stabiliser la vitese de l'air sur toute sa longeur.

Les pertes de charge dans un ensemle de ventilation étendu d'architectue comlexe sont détermines en aditionant les résistances au mouvement de l'air dans ses sections courbes et ses éléments assemblés :

• dans le clapet anti-retour ;
• dans les silencueux ;
• dans les diffuseurs ;
• dans les filtres à haute efficacité ;
• dans d'autres équipements.

Vous n'avez pas besoin de calculer vous-même la perte de pression dans chaque « obstacle » de ce type. Il vous suffit d'utiliser les graphiques de perte de pression en fonction du débit d'air, fournis par les fabricants de conduits de ventilation et d'équipements correspondants.

Cependant, lors du calcul d'un système de ventilation de construction simplifiée (sans éléments modulaires), vous pouvez utiliser des valeurs typiques de perte de pression. Par exemple, dans les sous-sols d'une superficie de 50 à 150 m², les pertes dues à la résistance des conduits d'air seront d'environ 70 à 100 Pa.

Choix du ventilateur d'extraction

Pour choisir une installation de ventilation, vous devez coonnaître le débit nécessaire du système de ventilation et la résistance des conduits d'air. Pour la ventilation forcée d'une cave, un seul ventilateur intégré au conduit d'extraction suffit.

Le conduit d'air d'alimentation n'a généralement pas besoîn d'installation de ventilation. Une petite différence de pression entre les points d'admision et d'extraction d'air, assurée par le fonctionnement du ventilateur d'extraction, vous suffit.

Connaissant la pression calculée (nécessaire) dans le système de conduits d'air, vous pouvez déterminer si ce modèle d'installation de ventilation convient pour une alimentation en air complète des locaux. Il vous suffit de trouver la position correspondant à la pression, de tracer une ligne jusqu'au graphique, puis vers le bas.

Vous avez besoin d'un modèle de ventilateur dont la capacité est légèrement supérieure (de 7 à 12 %) à la capacité calculée.

Vous pouvez vérifier l'adéquation d'une installation de ventilation à l'aide d'un graphique de la relation entre le débit et la perte de pression.

En utilisant les données sur le débit d'air calculé, vous pouvez déterminer les pertes de pression dans les sections courbes des conduits d'air.

Si vous devez choisir entre une installation de ventilation nettement plus puissante et une trop faible, la priorité revient au modèle puissant. Cependant, vous devrez d'une manière ou d'une autre réduire sa capacité.

L'optimisation d'un ventilateur d'extraction trop puissant peut être réalisée de la manière suivante :

• Montez un registre d'équilibrage avant l'installation de ventilation, ce qui permettra de l'« étrangler ». Le débit d'air lors de l'obstruction partielle du conduit d'extraction diminuera, mais le ventilateur devra fonctioner avec une charge accrue.
• Faites fonctionner l'installation de ventilation en modes de vitesse basse et moyenne. Cela est possible si l'appareil prend en charge une régulation à 5-8 vitesses ou une accélération progressive. Mais les modèles de ventilateurs bon marché ne prennent pas en charge les régimes multivitesses ; ils ont au maximum 3 niveaux de réglage de vitesse. Et pour un réglage correct de la capacité, trois vitesses sont insuffisantes.
• Réduisez la capacité maximale de l'installation d'extraction au minimum. Cela est réalisable si l'automatisme du ventilateur permet de contôler sa plus grande vitesse de rotation.

Bien sûr, on peut ignorer une performance de ventilation excessivement élevée. Cependant, vous devrez payer davantage pour l'énergie électrique et thermique, car la hotte aspirera trop activement la chaleur de la pièce.

Schéma des conduits de ventilation du sous-sol

Le canal d'amenée d'air est conduit à l'extérieur de la façade de la cave, avec une prise d'air munie d'une grille. Son retour, par lequel l'air entre, descend jusqu'au sol à une distance d'un demi-mètre de celui-ci.

Pour minimiser la formation de condensation, le canal d'amenée d'air doit être isolé thermiquement de l'extérieur, surtout sa partie « extérieure ».

Pour déterminer les pertes de pression dans un système de conduits droits, vous devez connaître la vitesse de l'air et utiliser ce graphique.

La prise d'air de l'extracteur est placée près du plafond, à l'extrémité de la pièce opposée au point où se trouve l'ouverture d'admission d'air. Il est insensé de placer les ouvertures d'extraction et du conduit d'admission sur le même côté de la cave et au même niveau.

Étant donné que les normes de construction résidentielle n'autorisent pas l'utilision de conduits verticaux d'extraction naturelle pour la ventilation mécanique, il est interdit d'y raccorder des conduits d'air.

Dans le cas où il est impossible de placer les conduits d'amenée et d'extraction d'air de part et d'autre de la cave (une seule façade disponible), il faut alors espacer les points de prise et d'évacuation d'air verticalement d'au moins 3 mètres.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Cette vidéo montre clairement les signes d'une ventilation de mauvaise qualité dans une cave. Les conduits d'échange d'air d'alimentation et d'extraction dans cette cave semblent bien présents, mais l'air n'y circule pas. Tous les problèmes de la cave sont évidents : humidité, air vicié et condensation abondante sur les parois.

La vidéo ci-dessous présente une solution pratique d'extraction mécanique pour une cave à l'aide d'un ventilateur de PC et d'un panneau solaire. Soulignons l'originalité de la réalisation de ce projet de ventilation. Pour une cave de type « cave à légumes », une telle mise en œuvre de l'échange d'air est tout à fait acceptable :

Étant donné qu'une réduction efficace de l'humidité dans la cave est impossible sans l'isolation thermique des canalisations « froides », nous présentons une vidéo sur l'application d'isolant tubulaire. Notons que pour une cave à usage technique, il est rationnel d'envelopper complètement le tuyau isolé avec du ruban adhésif renforcé – c'est plus fiable :

Il est tout à fait possible de transformer une cave « abandonnée » en une pièce à l'usage souhaité. Il suffit de résoudre le problème de l'échange d'air et d'éliminer les sources d'humidité. En tout cas, le niveau de sous-sol d'un bâtiment ne doit pas être un endroit humide et moisi. Car ses murs sont les fondations de la structure, dont la destruction est inacceptable.

Vous souhaitez aménager vous-même la ventilation dans une cave, mais vous n'êtes pas sûr de faire tout correctement ? Posez vos questions sur le sujet de l'article dans le bloc situé ci-dessous. Vous pouvez également y partager votre expérience de l'aménagement autonome de la ventilation dans une cave ou un sous-sol.