Architecture Technique La ventilation double flux

Concevoir et installer une VMC performante

Mots clés : Ventilation

L’enquête publique de la norme NF DTU 68.3 P1-1-4, prévue pour encadrer les travaux d’installation d’une ventilation mécanique contrôlée (VMC) à double flux, a été clôturée le 12 juin 2015. Plus de 200 avis et commentaires ayant été émis par les professionnels de la construction, ils seront examinés par le Bureau de normalisation des techniques et équipements de la construction (BNTEC) au cours des prochains mois. Selon l’Afnor, le document définitif ne devrait pas sortir avant juin 2016. En attendant, les professionnels disposent d’études et d’analyses pour les aider à configurer et installer des VMC double flux plus performantes, et plus particulièrement les documents « Solutions de diffusion d’air en ventilation double flux dans l’habitat » et les « Recommandations professionnelles RAGE VMC double flux » publiées sur Internet par l’Agence qualité construction en mai 2014. Ces documents sont mis gratuitement à la disposition des professionnels sur www.ragebatiment.fr

Principe

En théorie plus performante énergétiquement que la VMC à simple flux par extraction d’air, la VMC à double flux par soufflage et extraction d’air assure le renouvellement de l’air intérieur du bâtiment. L’installation va, d’un côté, souffler de l’air neuf dans les pièces principales et, de l’autre, extraire l’air vicié de la maison dans les pièces de service dites « humides » (cuisine, WC, salle de bains). Avant d’être soufflé, l’air neuf est préréchauffé à travers un échangeur/récupérateur thermique utilisant les calories de l’air vicié avant son extraction. Cet équipement valorise les calories qui, avec la VMC classique, sont rejetées à l’extérieur en pure perte. L’installation comporte donc des ventilateurs d’extraction et d’insufflation, des filtres, un récupérateur de chaleur, des conduits de circulation, des bouches de soufflage et d’extraction, ainsi qu’un caisson de distribution d’air neuf, le tout relié à la centrale ou l’échangeur double flux.

L’installation

L’échangeur thermique.

L’échangeur thermique de la VMC double flux regroupe tous les conduits d’extraction et de soufflage. Ce caisson volumineux centralise l’ensemble du réseau. Il est relié à un ventilateur pour assurer la circulation d’air. L’installation doit être facilement accessible, généralement positionnée dans les combles ou dans un local technique. La pièce doit être chauffée, ou au moins adjacente à une pièce chauffée, pour ne pas être soumise aux températures hivernales, ce qui réduirait considérablement son rendement. Si c’est impossible, l’appareil devra être bien isolé.

L’article 62 de l’arrêté du 31 janvier 1986 demande d’éviter tout risque de recirculation entre les réseaux d’extraction et de soufflage.
Il existe plusieurs types d’échangeurs :

les échangeurs statiques à plaques ;
les échangeurs rotatifs où l’air circule à travers une roue ;
les échangeurs thermodynamiques fonctionnant sur le principe de la pompe à chaleur.

Les échangeurs statiques et thermodynamiques doivent être raccordés à l’écoulement des eaux pluviales ou eaux usées pour évacuer les condensats.
Dans l’habitat collectif, l’installation se répartit en trois grands types de configurations :

ventilateurs et échangeurs centralisés desservant tous les logements, configuration simple à gérer collectivement, destinée en général à l’habitat social ;
ventilateurs et échangeurs décentralisés, configuration permettant une individualisation des charges de fonctionnement de la VMC ;
ventilateurs centralisés et échangeurs décentralisés, configuration majoritairement destinée à l’habitat privé.

Le réseau.

Le réseau est conçu de façon à limiter sa longueur, le nombre de coudes, les croisements et l’angle des dévoiements pour réduire les pertes de charge de la soufflerie et de l’extraction. Il doit être parfaitement étanche tel que défini dans la norme NF EN 12237.

Les conduits et les gaines.

La dimension des conduits et des ventilateurs doit être adaptée à la taille du logement, du nombre de pièces et d’occupants, mais aussi calculée en fonction des contraintes réglementaires fixant des débits d’air minimaux à atteindre en extraction (définie dans l’arrêté du 24 mars 1982).

Les gaines d’extraction et d’insufflation serpentent dans les combles, dans les faux plafonds ou dans les pièces, dissimulées dans des coffres, avant de rejoindre le caisson/échangeur.
Avec une VMC double flux, il n’y a plus besoin d’entrées d’air extérieures dans les murs ou les fenêtres. Seules les bouches d’insufflation amènent l’air neuf au logement. Il faut condamner toutes les autres entrées d’air pour ne pas perturber le fonctionnement, d’où une meilleure isolation acoustique vis-à-vis des nuisances sonores de l’extérieur. Dernière contrainte, les portes intérieures devront être ouvertes sur le bas, sur une hauteur de 1 ou 2 cm, pour permettre à l’air neuf de circuler d’une pièce à l’autre.

La prise d’air extérieure et le rejet.

La prise d’air extérieure doit être installée dans une zone éloignée des sources de pollution et des rejets d’air. L’air extrait est rejeté soit directement depuis l’unité de ventilation, soit via un conduit de refoulement dans une zone qui ne permet pas une reprise de l’air vicié par les ouvrants.

L’extraction et le soufflage

Les bouches d’extraction.

Les bouches d’extraction, conformes à la norme NF E 51-713 (marque NF 205), sont autoréglables, afin d’équilibrer et réguler le débit en fonction de la différence de pression intérieure de chaque pièce. Elles sont de même type et obéissent aux mêmes règles que celles des installations VMC simple flux. Leurs caractéristiques varient selon :

leur débit type ;
leurs plages de pression ;
leurs caractéristiques acoustiques. Elles existent en deux versions :
des bouches à double débit pour les cuisines ;
des bouches à un seul débit pour les salles de bains et les WC.

Elles sont classiquement installées dans les pièces humides (cuisine, salles d’eau, WC), conformément au DTU 68.3, c’est-à-dire au minimum à 20 cm des parois et 1,8 m du sol, dans un emplacement où elles sont facilement nettoyables et démontables, jamais derrière un ballon électrique ou dans un placard. Elles doivent assurer un débit d’air extrait défini dans l’arrêté du 24 mars 1982.

Les bouches de soufflage.

Le choix, le dimensionnement et l’implantation des bouches de soufflage obéissent à des règles de bonnes pratiques. Elles ont été étudiées par le Comité scientifique et technique des industries climatiques (Costic) à l’aide du logiciel Comsol de modélisation numérique des écoulements fluides en fonction de leur incidence sur le débit du soufflage, l’emplacement de la bouche par rapport à la sortie d’air de la pièce. Elles ne doivent pas être obturables. Leurs caractéristiques varient selon :

le débit d’air nominal en m3/h ;
la portée de jet libre ou distance de projection d’un air isotherme entre la bouche et le point où la vitesse se réduit entre 0,25 m/s et 0,5 m/s ;
la perte de charge exprimée en Pascal (Pa) ;
le niveau de puissance acoustique pondérée (Lw) mesuré en décibels (dB).

Leur dimensionnement doit assurer un équilibre avec les débits extraits minimaux réglementaires définis dans l’arrêté du 24 mars 1982 modifié.

Implantation des bouches de soufflage.

Les bouches de soufflage sont installées dans les pièces principales, au plafond ou sur les murs verticaux près du plafond (distance inférieure à 30 cm). L’emplacement est choisi pour que le jet d’air ne rencontre pas d’obstacle au plafond (des poutres ou excroissances) et que la vitesse d’air dans la zone d’occupation ne dépasse pas 0,2 m/s, conformément à la norme NF EN ISO 7730.

Les ailettes mobiles de la bouche de soufflage doivent être orientées vers le plafond selon un angle de 30° et non vers le sol, ce qui pourrait créer une gêne pour les occupants.

Les types de bouches de soufflage.

Les bouches de soufflage sont à jet conique (installation murale ou au plafond) ou à jet radial (au plafond). Elles sont de trois types : à ailettes fixes sur mur, à ailettes mobiles sur mur, à centre solide (fixe ou mobile) sur plafond.

Ces bouches induisent deux effets :

l’effet d’induction

Le jet d’air se développe en cône décomposé en quatre zones de vitesse, créant une aspiration d’air ambiant au niveau de la bouche et aux frontières du jet, ce qui accentue la circulation et la convexion dans le volume à ventiler.

l’effet Coanda

Près d’une paroi, le jet d’air tend à suivre le contour en collant à la paroi. Cet effet accroît la portée du jet et véhicule l’air de part et d’autre de la pièce. Il se produit quand le jet est parallèle à la paroi, sa vitesse supérieure à 0,75 m/s et la distance entre la bouche et la paroi ne dépasse pas 30 cm.

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ENCADRE

Le contexte réglementaire

Le DTU 68.3 définit les règles applicables aux installations de ventilation mécanique contrôlée (VMC) des bâtiments à usage d’habitation. Paru en juin 2013, le texte traite des équipements à simple flux et remplace les anciens DTU 68.1 et DTU 68.2. La première partie (P1-1) décrit les règles générales (P1-1-1), et détaille les équipements à simple flux (P1-1-2) et gaz (P1-1-3). La deuxième partie (P1-2) évalue le choix de matériaux et la troisième (P1-3) dresse le cahier des clauses spéciales types. Le document sera complété en 2016 par une partie P1-1-4, spécifique aux installations de VMC à double flux.

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