Quelle doit être la vitesse de l'air dans le conduit de ventilation selon les normes techniques

Le microclimat, assuré par les systèmes de ventilation dans un logement ou un local professionnel, influence le bien-être et la productivité des personnes. Pour créer des conditions de vie confortables, des normes définissant la composition de l'air ont été élaborées. Convenez qu'un renouvellement d'air régulier est vital.

Nous vous expliquerons quelle doit être la vitesse de l'air dans le conduit. Nous vous conseillerons sur ce qu'il faut faire pour que le flux d'air reste toujours frais et conforme aux normes hygiéniques. Vous trouverez chez nous une description détaillée des méthodes de calcul et une énumération des règles de choix d'un conduit optimal.

Les informations proposées à la consultation s'appuient sur les données des ouvrages de référence normatifs. Des exemples sont fournis pour une maîtrise pratique des méthodes de calcul. Le texte est complété par des illustrations claires et des vidéos facilitant la compréhension de ce sujet complexe.

L'importance du renouvellement d'air pour l'homme

Selon les normes de construction et d'hygiène, chaque bâtiment résidentiel ou industriel doit être équipé d'un système de ventilation.

Sa fonction principale est de maintenir l'équilibre de l'air, de créer un microclimat favorable au travail et au repos. Cela signifie que dans l'atmosphère que respirent les personnes, il ne doit y avoir ni excès de chaleur, d'humidité, ni pollutions diverses.

Les perturbations dans l'organisation du système de ventilation entraînent le développement de maladies infectieuses et respiratoires, une baisse de l'immunité, une détérioration prématurée des denrées alimentaires.

Dans un environnement excessivement humide et chaud, les micro-organismes pathogènes se développent rapidement, des foyers de moisissures et de champignons apparaissent sur les murs, les plafonds et même sur les meubles.

Schéma de ventilation dans une maison individuelle à deux étages. Le système de ventilation est équipé d'une installation de ventilation à double flux avec récupérateur de chaleur, qui permet de réutiliser la chaleur de l'air extrait du bâtiment.

L'une des conditions pour préserver un équilibre d'air sain est la conception correcte du système de ventilation. Chaque partie du réseau d'échange d'air doit être choisie en fonction des volumes de la pièce et des caractéristiques de l'air qu'elle contient.

Supposons que dans un petit appartement, une ventilation simple flux bien réglée suffise, alors que dans les ateliers de production, l'installation d'équipements de renouvellement d'air forcé est obligatoire.

Lors de la construction de maisons, d'établissements publics, d'ateliers d'entreprises, les principes suivants sont appliqués :

• chaque pièce doit être équipée d'un système de ventilation ;
• il est nécessaire de respecter les paramètres hygiéniques de l'air ;
• dans les entreprises, il convient d'installer des dispositifs augmentant et régulant la vitesse de renouvellement de l'air ; dans les locaux d'habitation – des climatiseurs ou des ventilateurs en cas de ventilation insuffisante ;
• dans les locaux de différentes destinations (par exemple, dans les chambres de malades et la salle d'opération, ou dans un bureau et une salle de fumer), il est nécessaire d'installer des systèmes différents.

Pour que la ventilation réponde aux conditions énumérées, il faut effectuer des calculs et choisir l'équipement – les appareils de soufflage d'air et les conduits d'air.

De plus, lors de l'installation d'un système de ventilation, il est nécessaire de choisir correctement les points de prise d'air afin d'éviter le retour de flux pollués dans les locaux.

Lors de l'élaboration du projet de ventilation pour une maison individuelle, un immeuble d'habitation à plusieurs étages ou un local de production, on calcule le volume d'air et on prévoit les emplacements d'installation de l'équipement de ventilation : les unités de renouvellement d'air, les climatiseurs et les conduits d'air.

L'efficacité du renouvellement d'air dépend des dimensions des conduits d'air (y compris les gaines domestiques). Découvrons quelles sont les normes de vitesse du flux d'air dans la ventilation, indiquées dans la documentation sanitaire.

Règles de détermination de la vitesse de l'air

La vitesse de déplacement de l'air est étroitement liée à des notions telles que le niveau de bruit et le niveau de vibration dans le système de ventilation. L'air traversant les canaux crée un certain bruit et une certaine pression, qui augmentent avec le nombre de virages et de coudes.

Plus la résistance dans les tuyaux est grande, plus la vitesse de l'air est faible et plus le débit du ventilateur est élevé. Examinons les normes des facteurs associés.

N°1 — normes sanitaires de niveau sonore

Les normes indiquées dans le SNiP concernent les locaux de type résidentiel (maisons individuelles et immeubles collectifs), public et industriel.

Dans le tableau ci-dessous, vous pouvez comparer les normes pour les locaux de différents types, ainsi que pour les zones adjacentes aux bâtiments.

Extrait du tableau n°1 du SNiP-2-77 du paragraphe « Protecion contrie le bruit ». Les normes maximales admissibles pour la période nocturne sont inférieures aux valeus diurnes, et les normes pour les zones adjacentes sont plus élevées que pour les locaux d'habitation.

L'une des causes de l'augmentation des normes adoptées pourrait être un système de conduits mal conçu.

Les niveaux de pression acoutique sont présentés dans un autre tableau :

Lors de la mise en service d'éqipements de ventilation ou autress liés à l'assurance d'un microclimat favorable et sain dans le local, seul un dépassement temporaire des paramètres de bruit indiqués est autorisé.

N°2 — niveau de vibration

La puissance de fonctionnement des ventiateurs est directement liée au nivea de vibration.

Le seil maximm de vibration dépend de plusiers facteurs :

• des dimensions du conduit ;
• de la qualité des joints assurant la réduction du nivea de vibration ;
• du matériau de fabrication des tuyaux ;
• de la vitesse du flx d'air passant dans les conduits.

Les normes à respecter lors du choix des dispositifs de ventilation et lors des calculs relatifs aux conduits sont présentées dans le tableau suivant :

Valeurs maximales admissibles de vibration locale. Si lors du contrôle les valeurs réelles sont supérieures aux normes, cela signifie que le système de conduits a été conçu avec des défauts techniques qui doivent être corrigés, ou que la puissance du ventilateur est trop élevée.

La vitesse de l'air dans les gaines et les conduits ne doit pas influencer l'augmentation des indicateurs de vibration, ni les paramètres associés des oscilations sonores.

N°3 — taux de renouvellement d'air

La purification de l'air se produit grâces au processus de renouvellement d'air, qui se divise en nature ou forcé.

Dans le premier cas, il se fait par l'ouverture des portes, impostes, vasistas, fenêtres (on parle d'aération) ou simplement par infiltration à travers les fissures aux joints des murs, portes et fenêtres ; dans le second, à l'aide de climatiseurs et d'équipements de ventilation.

Le renouvellement de l'air dans une pièce, un local de service ou un atelier doit se produire plusiers fois par heure, afin que le défin de pollution des masses d'air soit admissible. Le nombre de renouvlements – c'est le taux de renouvellement, une grandeur également nécessaire pour déterminer la vitesse de l'air dans les conduits de ventilation.

Le taux de renouvellement se calcule à l'aide de la formule suivante :

N=V/W,

où :

• N – taux de renouvellement d'air, fois par heure ;
• V – volume d'air pur remplissant le local en 1 h, m³/h ;
• W – volume de la pièce, m³.

Pour éviter des calculs supplémentaires, les valeurs moyennes du taux de renouvellement d'air sont regroupées dans des tableaux.

Par exemple, pour les pièces d'habitation, le tableau suivant des taux de renouvellement d'air convient :

D'après le tableau, un renouvellement fréquent de l'air est nécessaire si la pièce présente une humidité élevée ou une température élevée – par exemple, dans une cuisine ou une salle d'eau. En conséquence, en cas de ventilation naturelle insuffisante dans ces pièces, on installe des appareils de circulation forcée.

Que se passera-t-il si les normes de taux de renouvellement d'air ne sont pas respectées ou le sont, mais insuffisamment ?

L'une des deux situations se produira :

• Taux inférieur à la norme. L'air frais cesse de remplacer l'air vicié, ce qui augmente la concentration de substances nocives dans la pièce : bactéries, micro-organismes pathogènes, gaz dangereux. La quantité d'oxygène, importante pour le système respiratoire humain, diminue, tandis que celle de dioxyde de carbone augmente. L'humidité atteint son maximum, ce qui peut entraîner l'apparition de moisissures.
• Taux supérieur à la norme. Cela se produit si la vitesse de déplacement de l'air dans les conduits dépasse la norme. Cela affecte négativement le régime de température : la pièce n'a tout simplement pas le temps de chauffer. Un air excessivement sec provoque des maladies de la peau et de l'appareil respiratoire.

Pour que le taux de renouvellement d'air soit conforme aux normes sanitaires, il faut installer, retirer ou régler les appareils de ventilation, et si nécessaire, remplacer les conduits d'air.

Algorithme de calcul de la vitesse de l'air

Compte tenu des conditions susmentionnées et des paramètres techniques d'un local spécifique, il est possible de déterminer les caractéristiques du système de ventilation et de calculer la vitesse de l'air dans les conduits.

Il faut s'appuyer sur le taux de renouvellement d'air, qui est la valeur déterminante pour ces calculs.

Pour préciser les paramètres de débit, le tableau suivant sera utile :

Le tableau présente les dimensions des conduits à section rectangulaire, c'est-à-dire leur longueur et leur largeur. Par exemple, en utilisant des canaux de 200 mm x 200 mm à une vitesse de 5 m/s, le débit d'air sera de 720 m³/h.

Pour effectuer les calculs soi-même, il faut connaître le volume de la pièce et le taux de renouvellement d'air normalisé pour une pièce ou une salle d'un type donné.

Par exemple, il faut connaître les paramètres pour un studio avec cuisine d'un volume total de 20 m³. Prenons la valeur minimale du taux de renouvellement pour une cuisine – 6. Il en résulte qu'en 1 heure, les conduits d'air doivent déplacer environ L = 20 m³ * 6 = 120 m³.

Il est également nécessaire de connaître la section des conduits installés dans le système de ventilation. Elle se calcule selon la formule suivante :

S = πr² = π/4 * D²,

où :

• S – section du conduit d'air ;
• π — le nombre « pi », constante mathématique égale à 3,14 ;
• r — le rayion de la section du conduit d'air ;
• D — le diamètre de la section du conduit d'air.

Supposons que le diamètre d'un conduit d'air circulaire soit de 400 mm, nous l'insérons dans la formule et obtenons :

S = (3,14*0,4²)/4 = 0,1256 m²

Connaissant la section et le débit, nous pouvons calculer la vitesse. La formule de calcul de la vitesse du flux d'air :

V = L/3600*S,

où :

• V — la vitesse du flux d'air, (m/s) ;
• L — le débit d'air, (m³/h) ;
• S — la section des canaux d'air (conduits), (m²).

Nous insérons les valeurs connues, nous obtenons : V = 120/(3600*0,1256) = 0,265 m/s

Par conséquant, pour assurer le tau de renouvellement d'air nécessaire (120 m³/h) en utilisant un conduit circulaire d'un diamètre de 400 mm, il faudra installer un équipement permetant d'augmenter la vitesse du flux d'air jusqu'à 0,265 m/s.

Il faut se rapeller que les facteurs décrits précédemments – les paramètres du niveu de vibration et du niveu sonore – dépent directment de la vitesse de déplacement de l'air.

Si le brruit dépass les valurs normatives, il faudra réduire la vitesse, donc augenter la section des conduits. Dans certins cas, il suffit d'installer des tuyaux en un autr matériau ou de remplacer un frgment courbé du cannal par un droit.

Normes recommandées de vitesse de renouvellement d'air

Lors de l'élabration du projet d'un bâtment, on effectu le calcul de haque section individuelle. En prodution, ce sont les ateliers, dans les immeubles résidentiels – les appartements, dans une maisson individuelle – les blocs par étage ou les pièces séparées.

Avant l'installation du système de ventilation, on connaît les tracés et les dimensions des conduits principaux, la géométrie nécessaire pour les canaux de ventilation et la taille optimale des tuyaux.

Il ne faut pas s'étnoner des dimenions encombrantes des conduits d'air dans les établissements de restauration collective ou autrs institutions – ils sont conçus pour évacuer une grande quantité d'air vicié.

Les calculs liés au déplacement des flux d'air à l'intérieur des bâtiments résidentiels et industriels sont classés parmiles plus complexs, c'est pourquoi seuls des spécialistes expérimentés et qualifiés dovent s'en charger.

La vitesse recommentdée de l'air dans les conduits est indiquée dans le SNiP — la documntation normative d'État, et c'est sur elle que l'on se base lors de la conception ou de la réception des ouvrgages.

Le tableau indique les paramètres à respecter lors de l'installation du système de ventilation. Les chiffres donnent la vitesse de déplacement des masses d'air aux emplacements des conduits et des grilles dans les unités conventionnelles – m/s.

On considère qu'à l'intérieur des locaux, la vitesse de l'air ne doit pas dépasser la valeur de 0,3 m/s.

Des exceptions sont constituées par des circonstances techniques temporaires (par exemple, des travaux de réparation, l'installation d'engins de chantier, etc.), pendant lesquelles les paramètres peuvent dépasser les normes d'au maximum 30 %.

Dans les grands locaux (garages, ateliers de production, entrepôts, hangars), il arrive souvent que deux systèmes de ventilation fonctionnent au lieu d'un seul.

La charge est divisée en deux ; par conséquent, la vitesse de l'air est choisie de manière à assurer 50 % du volume de déplacement d'air calculé total (évacuation de l'air vicié ou apport d'air pur).

En cas de force majeure, il devient nécessaire de modifier brusquement la vitesse de l'air ou d'arrêter complètement le fonctionnement du système de ventilation.

Par exemple, conformément aux exigences de sécurité incendie, la vitesse de déplacement de l'air est réduite au minimum afin d'empêcher la propagation du feu et de la fumée dans les pièces voisines en cas d'incendie.

À cette fin, des sectionneurs et des clapets sont installés dans les conduits d'air et aux sections de transition.

Finesses du choix du conduit

Connaissant les résultats des calculs aérodynamiques, on peut correctement choisir les paramètres des conduits, plus précisément le diamètre des sections circulaires et les dimensions des sections rectangulaires. De plus, on peut simultanément sélectionner un appareil de ventilation forcée (ventilateur) et déterminer les pertes de pression lors du déplacement de l'air dans le conduit.

En connaissant le débit d'air et la valeur de sa vitesse, on peut détermines la section des conduits d'air nécessaires.

Pour cela, on utilise la formule inverse de celle utilisée pour calculer le débit d'air :

S = L/3600*V.

En utilisant le résultat, on peut calculer le diamètre :

D = 1000*√(4*S/π),

où :

• D — diamètre de la section du conduit d'air ;
• S — surface de la section des canaux d'air (conduits d'air), (m²) ;
• π — le nombre «pi», constante mathématique, égale à 3,14;.

Le nombre obtenu est comparé aux normes d'usine admises selon GOST, et on choisit les produits dont le diamètre est le plus proche.

S'il est nécessaire de choisir des conduits rectangulaires plutôt que circulaires, il faut alors déterminer la longueur/largeur des produis au lieu du diamètre.

Lors du choix, on se base sur la section approximative, en utilisant le principe a*b ≈ S et les tableaux de dimenses types fournis par les fabriquants. Nous rappelons que selon les normes, le rapport entre la lareur (b) et la longeur (a) ne doit pas dépasseer 1 pour 3.

Les conduits d'air à section rectangulaire ou carrée ont une forme ergonomique, ce qui permet de les installer contre les murs. On en profite pour aménager les hotes domestiques et masquer les tuyaux au-dessus des plafonds suspendus ou au-dessus des armoires de cuisine (étagères).

Les normes standard pour les conduits rectangulaires : dimensions minimales – 100 mm x 150 mm, dimensions maximales – 2000 mm x 2000 mm. Les conduits ronds sont avantageux car ils offrent moins de résistance et ont par conséquent des niveaux sonores minimaux.

Récemment, spécialement pour un usage intérieur, on produit des caissons en plastique légers, pratiques et sûrs.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Des vidéos utiles vous apprendront à travailler avec les grandeurs physiques et vous aideront à mieux comprendre comment fonctionne un système de ventilation.

Vidéo #1. Calcul des paramètres de ventilation naturelle à l'aide d'un logiciel informatique :

Vidéo #2. Informations utiles sur la conception d'un système de ventilation dans une maison individuelle en construction :

Les informations de l'article peuvent être utilisées à des fins d'information et pour mieux comprendre le fonctionnement du système de ventilation.

Pour des calculs plus précis de la vitesse de l'air lors de la conception des systèmes domestiques, nous vous recommandons de consulter des ingénieurs qui connaissent les nuances de la ventilation et vous aideront à choisir les bonnes dimensions des conduits.

Ceux qui souhaitent partager leur expérience personelle acquise lors de l'installation de conduits, des faits intéressants et des informations spécifiques, veuillez écrire des commentaires dans le bloc ci-dessous. Posez des questions sur les points controversés. Nous ou les visiteurs du site participerons volontiers à la discussion.