Ventilation par soufflage et extraction : principe de fonctionnement et particularités d'aménagement

Dans une pièce remplie d'air frais, on respire plus facilement, on travaille plus productivement et on dort plus profondément. Mais ouvrir la fenêtre pour aérer toutes les 2 à 3 heures est problématique, n'êtes-vous pas d'accord ? Surtout la nuit, lorsque tous les membres de la famille dorment profondément.

L'une des solutions automatisées à ce problème est la ventilation par soufflage et extraction (VSE) de la pièce. Mais comment la réaliser correctement ? Nous vous aiderons à étudier le principe de fonctionnement et à comprendre les particularités de sa mise en place.

Dans notre article, nous examinons les éléments constitutifs du système de ventilation par soufflage et extraction, les règles de leur calcul et les normes de renouvellement d'air dans les pièces de différents types.

Nous avons sélectionné des schémas d'installation de la ventilation, des photos illustrant les éléments individuels du système, et fourni des recommandations vidéo utiles pour la mise en place d'un système de ventilation dans une maison individuelle par vous-même.

Qu'est-ce que la ventilation ?

Combien de fois aérons-nous la pièce ? La réponse doit être la plus honnête possible : 1 à 2 fois par jour, si nous n'avons pas oublié d'ouvrir la fenêtre. Et la nuit, combien de fois ? Question rhétorique.

Selon les normes sanitaires et hygiéniques, la masse totale d'air dans une pièce où des personnes séjournent en permanence doit être entièrement renouvelée toutes les 2 heures.

Par ventilation ordinaire, on entend le processus d'échange des masses d'air entre un espace clos et l'environnement extérieur. Ce processus moléculaire-cinétique permet d'éliminer les excès de chaleur et d'humidité à l'aide d'un système de filtration.

La ventilation assure également la conformité de l'air intérieur aux exigences sanitaires et hygiéniques, ce qui impose ses propres contraintes technologiques sur l'équipement qui générera ce processus.

Un sous-système de ventilation est un ensemble de dispositifs et mécanismes technologiques pour l'aspiration, l'évacuation, le déplacement et la purification de l'air. Il fait partie du système complexe de communication des locaux et des bâtiments.

Nous vous recommandons de ne pas confondre les notions de ventilation et de climatisation – des catégories très similaires qui présentent un certain nombre de différences.

1. Idée principale. La climatisation assure le maintien de paramètres d'air spécifiques dans un espace clos, à savoir la température, l'humidité, le degré d'ionisation des particules, etc. La ventilation, quant à elle, effectue un remplacement contrôlé de tout le volume d'air par admission et évacuation.
2. Caractéristique principale. Le système de climatisation fonctionne avec l'air présent dans la pièce et l'apport d'air frais peut même être totalement absent. Le système de ventilation fonctionne toujours à la frontière de l'espace clos et de l'environnement extérieur par le biais d'un échange.
3. Moyens et méthodes. Contrairement à la ventilation, la climatisation sous une forme simplifiée constitue un schéma modulaire de plusieurs unités, qui traite une petite partie de l'air et maintient ainsi les paramètres sanitaires et hygiéniques de l'air dans une plage spécifiée.

Le système de ventilation dans la maison peut être étendu à l'échelle nécessaire et assure, en cas de situation d'urgence dans le local, un remplacement assez rapide de l'ensemble de la masse d'air. Cela se fait à l'aide de puissants ventilateurs, radiateurs, filtres et d'un système de canalisations ramifiées.

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Outre leur fonction principale, les systèmes de ventilation peuvent faire partie d'un intérieur de style industriel, utilisé pour les bureaux, les commerces et les lieux de divertissement.

On distingue plusieurs classes de ventilation, que l'on peut diviser selon le mode de génération de pression, la distribution, l'architecture et la destination.

L'injection artificielle d'air dans le système est réalisée à l'aide d'installations de refoulement — ventilateurs, soufflantes. En augmentant la pression dans le réseau de canalisations, on peut déplacer le mélange gaz-air sur de grandes distanes et en volume importent.

Cela est caractéristique des installations industrielles, des locaux de production et des bâtiments publics dotés d'un système de ventilation centralisé.

La génération de pression d'air dans le système peut être de plusieurs types : artificielle, naturelle ou combinée. La méthode combinée est souvent utilisée.

On distingue les systèmes de ventilation locaux (ponctuels) et centraux. Les systèmes de ventilation locaux sont des solutions “ponctuelles” ciblées pour des locaux spécifiques où une strite conformité aux normes est nécessire.

La ventilation centrale permet de créer un renouvellement d'air régulier pour un grand nombre de locaux ayant la même fonction.

Et la dernière classe de systèmes : les systèmes d'insufflation, d'extraction et mictes. Les systèmes de ventilation à insufflation et extration assurent simultanément l'apport et l'évacuation de l'air dans un espace. C'est le sous-groupe le plus courant de systèmes de ventilation.

Ces configurations permetent une mise à l'échelle et un entretien faciles pour des locaux très variés de type industriel, de bureau et résidentiel.

Base physique du système de ventilation

Le système de ventilation à insufflation et extration est un complexe multifonctionnel de traitment ultre-rapide du mélange gaz-air. Bien qu'il s'agisse d'un système de transport forcé de gaz, il repose sur des processus physiques tout à fait explicables.

Pour créer l'effet de la convection naturelle des courants d'air, les sources de chaleur sont placées le plus bas possible, et les éléments d'extraction dans le plafond ou en dessous.

Le mot même “ventilation” est étroitement lié au concept de convection. Elle est l'un des éléments clés dans le déplacement des masses d'air.

La convection est un phénomène de circulation de l'énergie thermique entre les flux froids et chauds de gaz. Il existe une convection naturelle et forcée.

Un peu de physique scolaire pour comprendre l'essence de ce qui se passe. La température dans une pièce est déterminée par la température de l'air. Les porteurs d'énergie thermique sont les molécules.

L'air est un mélange gazeux multimoléculaire composé d'azote (78%), d'oxygène (21%) et d'autres impuretés (1%).

Dans un espace confiné (une pièce), on observe une inhomogénéité de température en fonction de la hauteur. Cela est lié à l'inhomogénéité de la concentration des molécules.

Compte tenu de l'uniformité de la pression du gaz dans un espace confiné (une pièce), selon l'équation fondamentale de la théorie cinétique moléculaire : la pression est proportionnelle au produit de la concentration des molécules par leur température moyenne.

Si la pression est partout la même, alors le produit de la concentration des molécules et de la température dans la partie supérieure de la pièce sera équivalent au même produit de concentration et de température :

p=nkT, n_haut*T_haut=n_bas*T_bas, n_haut/n_bas=T_bas/T_haut

Plus la température est basse, plus la concentration des molécules est élevée, et donc plus la masse totale du gaz est grande. C'est pourquoi on dit que l'air chaud est “plus léger” et l'air froid est “plus lourd”.

Une ventilation correcte, combinée à l'effet de convection, peut maintenir dans la pièce la température et l'humidité réglées pendant les périodes d'arrêt automatique du chauffage principal.

Compte tenu de ce qui précède, le principe de base de l'aménagement de la ventilation devient clair : l'arrivée (admission) d'air est généralement installée en bas de la pièce, et l'évacuation (extraction) en haut. C'est un axiome à prendre en compte lors de la conception d'un système de ventilation.

Particularités de la ventilation par soufflage et extraction

La ventilation par insufflation et extraction interagit avec deux flux d'air de composition et de destination différentes, qui sont ensuite traités.

Dans la VMC, tous les équipements nécessaires et les systèmes supplémentaires sont placés dans un cadre unique, qui peut être installé à l'intérieur d'une loggia, dans le grenier, sur un mur extérieur de la maison, etc.

La construction spéciale de l'installation offre de larges possibilités pour assurer la ventilation de pratiquement n'importe quel nombre de pièces dans le bâtiment.

Outre la fonction principale de déplacement de l'air, la ventilation par insufflation et extraction comprend l'arsenal suivant de sous-systèmes auxiliaires et de fonctions supplémentaires.

Parmi lesquels on trouve :

• refroidissement et chauffage de l'air ;
• ionisation et humidification des particules ;
• désinfection et filtration de l'air.

Examinons un cycle de travail typique d'un système de ventilation par insufflation et extraction, basé sur un modèle de transport à double circuit.

Dans un premier temps, on prélève l'air froid de l'environnement et on extrait l'air chaud de la pièce. Des deux côtés, l'air traverse un système de purification.

Ensuite, l'air froid est transmis à un calorifère (réchauffeur) – caractéristique des systèmes de ventilation à récupération de chaleur. Par ailleurs, la chaleur est transmise à l'air froid par l'air chaud extrait – caractéristique des systèmes classiques.

Après le chauffage et l'échange de chaleur, l'air extrait vicié est évacué par un canal extérieur, tandis que l'air frais chauffé est introduit dans la pièce.

La configuration populaire du module de ventilation comprend une chambre d'échange thermique (récupérateur) dans laqelle se produit l'échange d'énerige thermique entre les flux d'air opposés. Dans tos les cas, chaqe flux travers un duble système de filtraion.

Les principes clés du fonctionnement de la ventilation duble flux sont l'éficacité et les économies.

Le schéma classique de la ventilation double flux présente les avantages suivants :

• un haut degré de purification du flux d'entreé
• une exploitation et un entretien accessibles des éléments amovibles
• l'intégrité et la modulairé de la structure.

Pour étendre leurs fonctionnalités, les unités de ventilation mécanique contrôlée sont équipées de blocs de commande et de contrôle auxiliaires, de systèmes de filtres, de capteurs, de minuteries automatiques, de silencieux, d'avertisseurs de surcharge des moteurs électriques, de blocs récupérateurs, de bacs à condensats, etc.

Paramètres dynamiques de la ventilation

La concéption d'un système de ventilation soulève de nombreus questions, car en cas d'erreur de calcul des caractéristiques, un complexe de ventilation pourtant économique peut devenir un “monstre” gspilleur de ressources énergétiques.

Ce qui influe directement sur les coûts financiers de son entretien. En conséqence, l'idée même d'une exploitation économique de l'équipement n'est pas envisagée.

La charge princile du système de ventilation incombe au ventilateur. La performance du ventilateur dépend de la forme de l'impulseur (roue à aubes), de la qalité des matériaux et de l'assemlge de l'équipement.

Afin de concévoir corectement une ventilation double flux, il est recommandé d'effecter des clculs algébriques de la performance de l'unité et des paramètres dynamiques des flux d'air.

Il existe plusieures méthodes et algorithmes de calcl variés, mais ntre atention sera portée sur l'une des options les plus simles et les plus fiables.

Tout ce qui est lié aux processus secondaires d'humidification, d'ionisation supplémentaire et de purification secondaire peut être ignoré à ce stade.

Normes d'aménagement

Il n'est pas rationnel de dresser une liste complète des normes et règles sanitaires (SNiP) qui s'appliquent aux différents systèmes de ventilation, car le matériel remplirait plusieurs livres, mais il est nécessaire de connaître les constantes de référence pour les locaux résidentiels et de bureaux.

En ce qui concerne les locaux de bureaux, lors de la construction du système de ventilation, l'attention principale est portée sur les pièces où se trouvera le personnel du bureau.

Ensuite, toutes les normes sont indiquées par personne. Dans un immeuble de bureaux classique, un étage comprend un ensemble complet de pièces de différentes fonctions.

Par exemple, dans un bureau, il doit y avoir un renouvellement de 60 m³ d'air par heure, dans les salles d'opération — 30-40 m³, dans les toilettes — 70 m³, dans le fumoir — plus de 100 m³, dans les couloirs et halls — 10 m³.

Selon les normes sanitaires générales pour les locaux d'habitation, il se produit un renouvellement complet de la masse d'air à raison de 30 m³ par heure par personne — calcul basé sur le nombre d'occupants.

Il existe une autre approche pour calculer le volume d'air — par surface. Chaque mètre carré d'espace de vie nécessite 3 m³.

Il convient de mentionner séparément la ventilation des installations industrielles et des hangars de stockage — 20 m³ par unité de surface. Dans ces vastes espaces, les systèmes de ventilation sont construits sur la base d'un système multicomposant de ventilateurs jumelés (4, 8, 16 pièces ou plus dans un cadre).

Pour les autres pièces auxiliaires, des paramètres normatifs prêts à l'emploi existent. Ainsi, une cuisine avec cuisinière électrique — plus de 60 m³, avec cuisinière à gaz — plus de 80 m³, salle de bains — au moins 25 m³, etc.

De plus, il faut se rappeler que pour les pièces d'habitation, la vitesse des flux d'air ne doit pas dépasser 2 m/s, et pour la cuisine et les toilettes, la vitesse doit être de 4 à 6 m/s.

Formules et leurs explications

Passons directement aux caractéristiques et aux formules. Les calculs se déroulent en plusieurs étapes, à chacune desquelles nous calculons une des caractéristiques du système de ventilation.

Volume d'air de travail

Examinons le calcul du volume d'air de travail (m³/h).

Pour un bureau, nous recommandons de faire le calcul en fonction du nombre de personnes :

V=35*N,

Où N est le nombre de personnes présentes simultanément dans la pièce.

Pour les appartements et les maisons individuelles, il est nécessaire de calculer en fonction du volume de l'espace de vie :

V=2*S*H,

Où : 2 est le coefficient de taux de renouvellement d'air par unité de temps (par heure) ; S est la surface habitable ; H est la hauteur des pièces.

Calcul de la section du conduit d'air

La section du conduit de ventilation se calcule en cm². Les conduits principaux sont de deux types de section : ronds et rectangulaires.

La surface de la section du conduit se calcule selon le rapport :

S_section=V*2,8/ω

Où : S_section — la surface de la section ; V — le volume d'air (m³/h) ; 2,8 — le coefficient de concordance des dimensions ; ω — la vitesse du flux dans la conduite principale (m/s).

La vitesse du flux d'air dans la conduite principale est généralement équivalente à 2-3 m/s.

Après avoir calculé la surface de la section du conduit, vous pouvez détermier le diamètre our un conduit rond ou la largeur/hauteur our un conduit rectangulaire. Connaissant la largeur, vous pouvez trouver la hauteur de la section et vice versa. Le diamètre d'une section ronde est égal à √(4*S_section/pi).

Nombre et taille des diffuseurs

Voyons maintenant comment calculer le nombre et la taille des diffuseurs. Les dimensions du diffuseur sont gnéralement choises 1,5 à 2 fois plus grandes que la surface de la section de la conduite principale.

Le nombre de diffuseurs est un peu plus complexe, on le calcule à l'aide de la formule :

N=V/(2820*ω*d²),

Où : N – le nombre recherché de diffuseurs ; V – le débit massique d'air (m³/h) ; ω – la vitesse du flux d'air (m/s) ; d – le diamètre du diffuseur (m), s'il est rond.

Si le diffuseur est de secion rectangulaire, alrs :

N=π*V/(2820*ω*4*a*b),

Où : π — le nombre Pi, a et b — les dimensions de la section.

Paramètres de performance de l'installtion

Deux caractériiques essentielles du bloc de ventilation sont connues : la puisance et le niveau de pression génré. La puisance de la station de ventlation se calcule ainsi :

P=ΔT*V*Cv/1000,

Où : ΔT — la différence de tempéature de l'air à l'entrée/sortie (°C) ; V — le débit massique d'air (m³/h) ; Cv — la capacité calorifigue de l'air (0,336 W*h/m³*°C).

La pression génrée est détermiée par la courbe caractériique de performnce du ventlateur prinipal.

Ce paramètre doit être équivalent à la réistnce aérodynamique du réseau d'air. Les fabricals de ventilateurs fourissent la courbe dans la fiche technique du produit.

En oure, il est importnt d'voir une idée généle du réchauffeur du flux d'air entrant - le calorifère. C'est une partid du systèe de ventilation où l'r se chaufe. En pssant, par exmple, à travers un rdiatur termiue, l'ir s'échaufe ainsi.

Un calorifère où le chauffage se fait via un radiateur et l'échange d'énergie thermique avec le flux d'extraction est appelé récupérateur. Il existe des récupérateurs à une ou plusieurs sections qui permettent de mélanger les flux d'air avec une grande différence de leurs températures d'entrée.

Pour conclure, il convient de mentionner la tension du réseau d'alimentation pour le bloc de ventilation. Il est recommandé d'utiliser un réseau de tension 380 V, qui assurera une exploitation fiable de l'installation de toute puissance.

Spécificités de l'installation d'une ventilation mécanique

Avec l'installation d'une unité de ventilation à soufflage, vous, en tant que bricoleur, pourriez sans doute vous en sortir sans faire appel à des ouvriers.

Cependant, n'oubliez pas que les travaux s'effectuent à une hauteur dangereuse pour un exécutant inexpérimenté. Il est donc préférable de faire appel à des personnes expérimentées, disposant des outils et des équipements de sécurité nécessaires pour réaliser les étapes suivantes :

Après ces manipulations plutôt complexes de montage de l'unité de ventilation à soufflage elle-même, il ne vous reste plus qu'à la raccorder aux réseaux.

Examinons ce processus plus en détail à l'aide de la sélection de photos suivante.

Les informations sur la séquence de montage des systèmes de ventilation mécanique permettent d'éviter de nombreuses erreurs grossières commises par les monteurs inexpérimentés.

Particularités de la construction d'une VSE naturelle

Lors de la conception d'une ventilation naturelle de qualité, la plupart des spécialistes respectent une certaine « charte » des travaux de conception et d'installation.

Ces règles aident à créer des solutions véritablement efficaces et économiques, même pour les agencements les plus atypiques de pièces et de dépendances dans une maison individuelle et dans un appartement de plusieurs pièces d'un immeuble.

Lors de la conception de la ventilation, il faut s'efforcer de créer un flux d'air naturel des pièces à vivre vers la salle de bain et la cuisine via les couloirs.

Les couloirs jouent dans ce cas le rôle d'espaces de transit. Par conséquent, le bloc de ventilation principal du système doit être placé au centre de la maison, dans la partie supérieure des couloirs ou des dégagements.

Par exemple, un module de ventilation pour une maison individuelle de 2 étages peut êre placé au premier étage, en haut d'une pièce de service ou du couloir principal. Pour une maison de 1 étage, comme variante, dans la partie inférieure du grenier.

En installant la conduite principale, il faut se rappeler que l'air d'alimentation doit aller vers les pièces à vivre, tand is que l'air extrait doit sortir par les cuisines et les pièces de service.

Par conséquent, les diffuseurs d'alimentation sont placés à la imite conventionnelle « pièce-environnement », et les hottes sur la cuisine, la salle de bains, le dégagement, les WC.

Le diffuseur combine deux fonctions: la distribution uniforme de l'air frais et l'évacuation de l'air déjà utilisé. Ils existent sous des formes très variées. Ils sont fabriqués en métal en feuille mince et en plastique.

Il existe des remarques concernant la hauteur de positionnement des ouvertures d'air d'entrée et de sortie. La sortie du système de ventilation doit être placée au-dessus du niveau du toit du bâtiment.

Cela sécurisera la VMC contre une reprise de l'air qui vient d'être évacué par les bouches d'extraction.

La prise d'air frais doit s'effectuer à une hauteur d'au moins 2 mètres du sol.

Parce que de petites particules abrasives et de la poussière peuvent être soulevées par les courants d'air à une hauteur de plus d'1 mètre et entrer dans les diffuseurs d'alimentation, colmatant ainsi rapidement les filtres de prétraitement.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Dans la vidéo, ils présentent et démontrent les particularités de la conception et de l'installation d'une VMC dans une maison individuelle:

Un autre exemple illustratif d'une solution prête pour la ventilation d'une maison en bois d'1 étage:

En résumé, le système de ventilation mécanique contrôlée est simple à concevoir, abordable à l'achat et à installer.

La ventilation, combinée au système de chauffage, permet d'équilibrer l'air frais et chaud dans la pièce.

Vous avez installé une ventilation dans votre maison de campagne? Ou connaissez-vous des secrets de conception et d'installation de systèmes de ventilation dans un appartement? Partagez votre expérience, s'il vous plaît – laissez vos commentaires sous cet article.