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Samuel CaillouDivision Climat, Equipements et Performance EnergétiqueCSTC - Centre Scientifique et Technique de la Construction
Ventilation : Mesure et réglage des débits
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Pourquoi régler les débits?
Pour avoir le bon débit au bon endroit
Qualité d’air
Confort
Pour avoir un bon équilibre entre débitsd’alimentation et d’extraction (système D)
Energie – Récupération de chaleur
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Exemple de mauvais réglage…
Débits d’alimentation
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Local Exigence PEB(m³/h)
Débit mesuré(m³/h)
Mesuré/PEB(%)
Living 103 20 20%
Chambre 1 64 27 42%
Chambre 2 47 26 55%
Chambre 3 38 20 53%
Grenier - 47 -
Cave - 50 -
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Pourquoi mesurer les débits?
Pour effectuer le réglage
Pour vérifier le fonctionnement réel
Pour repérer une grosse erreur
Raccord non connecté
Grosse fuite(silencieux)
12 m³/hdans laChambre!!
Cuisine 9 m³/h!SDB 13 m³/h!WC 7 m³/h!
Toujours mesurer A LA FIN (après toutes les modifications!)
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Réglage et mesure dans la PEB
D’abord il faut des débits conformes Débit mesuré > ou = débit minimum exigé
Possibilité de réduction du niveau Ewvia le facteur m (et équilibre pour D)
Rem: mesure aussi exigée dans certains cas Primes
CALE (Construire avec l’énergie)
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Système Niveau Ew
B Jusque ~5 points
C Jusque ~5 points
D Jusque ~10 points
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Comment mesurer les débits?
Quelle méthode pour quel résultat?
Bien plus difficile que des mesuresavec un mètre ou une balance…
Attention, avec certaines méthodeset dans certaines conditions
Plus de 50% d’erreur!!
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Etude en cours au CSTC
Comparaison de différentes méthodes
But
Identifier les méthodes acceptables
Recommandations pour la mesure en pratique
Mais ce n’est pas une question de marque
Seulement types/principes de mesures
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Méthodes de mesure testées
Anémomètre à hélice
Grand diamètre, 100 mm
Petit ou grand cône
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Méthodes de mesure testées
Petite sonde dans un cône spécifique
Soit petite hélice de 16 mm
Soit fil chaud
Cône spécifique: forme, orifice pour la sonde
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Méthodes de mesure testées
Compensation de pression, type FlowFinder
Stabilisation du flux grâce à une grille
Compensation de la perte de charge avec un ventilateur intégré à l’appareil
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Méthodes de mesure testées
Compensation de pression, type DIFF
Stabilisation du flux avec un long cône et des diffuseurs
Idem, compensation de la perte de charge avec un ventilateur intégré à l’appareil
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Méthodes de mesure testées
Petite sonde dans le réseau de conduits
Soit fil chaud
Soit petite hélice de 16 mm
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Méthodes de mesure testées
Petite sonde + conduit supplémentaire
Tronçon de conduit supplémentaire entre
• Le réseau de conduit
• Et la bouche
Petite sonde (ex fil chaud) dans ce tronçonsupplémentaire
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Méthodes de mesure testées
Mesure de différence de pressionau niveau de la bouche
Données du fabricant pour la bouche
Mesure avec un (micro)manomètre
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Ex de résultat en conditions idéales
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-10%
-5%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
Just
ess
e m
oye
nn
e (
%)
Pulsion
Extraction
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Conditions idéales…
En labo…
Bouche “ventouse” classique Pour pulsion/extraction
Symétrique
Débits de 25, 50 et 75 m³/h
Ouverture de la bouche raisonnable
Instrument de mesure centré
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Ex de résultat en conditions idéales
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-10%
-5%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
Just
ess
e m
oye
nn
e (
%)
Pulsion
Extraction
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Autres conditions = souvent problèmes!
Surtout en pulsion
Avec des flux asymétriques
Bouche avec un secteur “propre”
Bouche en position presque fermée
Appareil de mesure décentré
Etc.
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Vue d’ensemble des solutions
Bouche symétrique et
ouverte
Bouche presquefermée
Flux asymétrique
(secteurpropre)
Appareil NON centré
Flux asymétrique
+ appareil NON centré
Grande héliceavec PETIT cône v ! x - -
Grande héliceavec GRAND cône v ! ! x x
Petite sondeavec cône spécifique x x x x x
FlowFinder v v v v v
DIFF v ! ! - -
Conduit supplémentaire
avec petite sondev - -
Petite sonde dans le conduit v v v - -
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Recommandations générales
Bouches asymétriques (secteur “propre”)
A éviter si possible?
Autre solution: pas trop près des parois?
Bouche en position très fermée
A éviter si possible?
Autre solution: dimensionnement correct du réseau?
Attention aussi au bruit
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Recommandations générales
Appareil de mesure centrépar rapport à la bouche
Mesure moyenne sur un certain temps
Par ex 5 à 10 secondes
Attention seulement sur certains appareils
Répéter la mesure plusieurs fois
Si il y a un doute sur le résultat
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Installer des bouches MESURABLES!
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Solution FlowFinder
Bon dans toutes les conditions!
Mais…
Trop cher (~3000EUR)?
Fragile?
Pas pratique, lourd
N’est plus “up-to-date” (mais il existe une toute nouvelle version, pas encore testée)
…
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Solution DIFF
OK seulement si Pas de bouches asymétriques
Pas de bouches trop fermées
Mais… Aussi cher (~3000EUR)…
Pratique?
…
Recommandations Attendre la stabilisation (parfois longtemps!)
Appareil bien centré
Bon contact entre l’appareil et la paroi
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Solution grande hélice avec un GRAND cône
+/- OK seulement si
Pas de bouches asymétriques
Pas de bouches presque fermées
Recommandations
Appareil bien centré!!!
! Placement des bouches
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Solution avec un conduit supplémentaire+ Petite sonde
OK mais…
Attention à la justesse de certaines sondes
Calcul supplémentaire nécessaire (vit débit)
Longue liste de recommandations…
Conduit supplémentaire de min 1 m
Avec réductions et petit diamètre, ex. 80 mm
Mesure à environ 80 cm
Sonde au milieu et bien orientée
Eviter les fuites au niveau de l’orifice
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Autres possibilités?
Petite sonde dans le réseau de conduits, mais Réseau accessible?
Tronçon droit de min 10x diamètre…
Sonde au milieu, bien orientée; attention fuites
Mesure de pression au niveau de la bouche Dépend des données du fabricant!!
Solution intéressante à long terme?
NEW FlowFinder mk2 Testé prochainement…
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Méthode de réglage des débits
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Objectifs du réglage des débits
Atteindre le bon débit dans chaque local
Le plus près possible du débit de conception
Mais toujours au moins le débit min exigé
Assurer l’équilibre pulsion/extraction (D)
Tout ça en limitant les pertes de charge(et production de bruit)
Bouches le plus ouvertes que possible
Limiter la vitesse du ventilateur
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Méthodes disponibles
Précision
Du
rée
Méthode « intuitive »
Méthode classique
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Méthode « intuitive »
Réglage du débit de conception sur chaque bouche Plusieurs passages sont nécessaires sur chaque bouche
car le réglage d’une bouche modifie le débit dans toutes les autres!
→ Méthode non-systématique.→ Aucun feedback par rapport aux mesures.→ Aucune garantie de convergence et de précision.→ A déconseiller
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Méthode classique: précise mais longue
Méthode « proportionnelle » basée sur la variation proportionnelle des débits dans les différentes branches
Étape préliminaire : Mesure de tous les débits bouches ouvertes Calcul des rapports mesuré/conception Classement des bouches
en fonction de l’ordre des rapports
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Méthode classique: précise mais longue
Étape de réglage de chaque bouche : Par itération Afin d’atteindre le même rapport que la bouche de référence (B ici)
Réglage du ventilateur Pour atteindre au moins le débit de conception partout Les rapports entre bouches restent constants grâce à l’hypothèse de
proportionnalité Vérification des débits
→ Beaucoup d’étapes et d’aller-retour entre bouches→ Très bonne précision (5-10%)
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Illustration
Situation initiales: mesure des débits bouches ouvertes Calcul des rapports mesuré/conception Classement des bouches en fonction de ces rapports
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Illustration
Réglage de la bouche n°2 Pour que le rapport mesuré/conception soit identique pour 2 ET pour 1
1 54 32 1 54 32
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Illustration
Réglage de la bouche n°3 Pour que le rapport mesuré/conception soit identique pour 3 ET pour 1
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Illustration
Réglage de la bouche n°4 Pour que le rapport mesuré/conception soit identique pour 4 ET pour 1
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Illustration
Réglage de la bouche n°5 Pour que le rapport mesuré/conception soit identique pour 5 ET pour 1
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Proposition d’une nouvelle méthode
Précision
Du
rée
Nouvelle méthodeMéthode
« intuitive »
Méthode classiqueNouvelle méthode:
→ Réduire la durée du réglage→ Sans trop perdre en précision
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Principe de la nouvelle méthode
Principe identique à la méthode classique Ajustement des rapports mesuré/conception dans chaque bouche Réglage du ventilateur
Particularité: on court-circuite les itérationsen prédisant le comportement du réseau sur base d’hypothèses simples gain de temps!
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Prédire le comportement du réseau ?
But : Calculer le débit à atteindre lors du réglage de chaque bouche
individuellement (pas d’itérations)
Hypothèses de base : Pendant le réglage, le débit total reste constant Lors du réglage d’une bouche, le changement de débit est réparti
proportionnellement dans les autres bouches Sur base des rapports mesuré/conception initiaux (bouches ouvertes), on peut calculer le débit à atteindre dans chaque bouche
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Exemple d’applicationIdentification des locaux
Débits de conception
Débits mesurésbouches ouvertes
Ordre de réglageet débits à atteindre
Vérification des débitset réglage du ventilateur
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Limitations et champs d’application
Limitations des hypothèses L’hypothèse de proportionnalité n’est plus valable lorsque les bouches
sont fortement fermées Le débit total n’est pas constant car la perte de charge augmente Une petite erreur se propage d’étape en étape
Champs d’application Petites installations (ex. résidentiel): max 10 bouches par branche? Ecarts limités entre rapports mesuré/conception extrêmes
Max -50% / + 50%? Le réseau doit être correctement dimensionné
Débit au ventilateur le plus proche possible du débit de conception
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Ventilation : Résultats de mesures sur site
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Le projet OPTIVENT
Mesure des performances sur site
pour identifier les conseils pour
une conception et installation optimales
des systèmes de ventilation
! Les résultats présentés sont préliminaires !
! Le projet et les mesures sont toujours en cours !
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Echantillon des installations mesurées
Jusqu’à présent 26 logements testés(mais pas pour tous les aspects)
22 systèmes D
4 systèmes C
2 appartements
24 maisons unifamiliales
23 installations récentes
1 de 2002
2 de 2007
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Conformité avec les exigences PEB
Débits ≥ débits minimum exigés?
Ex. espaces humides:
Non conforme dans la majorité des cas!
Mais…
Déb
its
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Débits dans les espaces humides
En moyenne, presque OK
Dans quelques cas: débits beaucoup trop faibles!
Max
Moy
0.75
0.25
Min
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Débits dans les espaces secs
Dans quelques cas: débits beaucoup trop faibles!
Parfois, mauvais réglage: trop de débit danscertains locaux, pas assez dans d’autres…
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Débits totaux
Systèmes C
Systèmes D
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Débits totaux
Dans la plupart des cas, débit total OK
Mais souventle réglage entre locaux n’est pas bon!
Systèmes C
Systèmes D
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Débits: le rôle de l’utilisateur
Principalement pos 1!
Pourquoi?
Trop de bruit
Economies d’énergie: électrcité, chauffage
Mais aussi plus subjectif: impression que ce n’est pas nécessaire…
Système OFF(1)
Position 1(17)
Position 2(4)
Position 3(0)
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Débits en position 1
Le débit en position 1 est
Probablement ok pour périodes d’absence…
Mais probablement trop faible pour utilisation normale dans la plupart des cas…
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Débits: conclusions et recommendations
En général, débit total OK
Capacité du ventilateur est suffisante
Pertes de charge semblent ok
Mais attention au réglage des débits dans les différents locaux!
Role de l’utilisateur…
Information par l’installateur sur le système
Documentation: manuel, etc.
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Débits beaucoup trop faibles: Ex typiques
Grosse fuite
Caisson silencieux mal fermé
Raccord non connecté
Toutes les bouchespresque fermées
Groupe à un débit trop faible (<<100%)
Locaux sans exigence avec débit élevé
Ex réel: 50 m³/h grenier et 20 m³/h living!56
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Mesure de consommation électrique
Power meter
Mesure de la puissance active
Directement sur secteur
Mais pas toujours possible
Con
so
éle
ctr
iqu
e
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Conso électrique: “specific power” SP
Definition: W/(m³/h) ),max( sup extractply
recyclingAHU
systemVV
PPSP
Position 3
Position 2
Position 1
Résultats seulement pour D
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Conso électrique: améliorations possibles
2 appartements avec unités déntralisées,mais long conduit de/vers extérieur!
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Conso électrique: recommendations
Vitesse de l’air dans les conduits
Limiter la vitesse
Utiliser des conduits de diamètre suffisant…
Type de conduit
Eviter les flexibles!
Eviter les systèmes avec diamètre trop faible(dans la chape)
Utiliser des conduits rigides cylindriques
Ou des semi-flexibles si diamètre suffisant
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Analyses microbiologiques
Evaluation de la
qualitéde l’air
Analyse de l’air
Analyses de
surfaceAnalyse
des filtres
Mic
rob
io
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Analyse de l’air: moisissures et bactéries
Dans l’air (RCS):
Extérieur (= référence!)
Air fourni (conduit ou ouverture naturelle)
Intérieur (dans la pièce)
Mic
rob
io:
AIR
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Analyse de l’air: moisissures et bactéries
Dans l’airsur milieu de culture:
Comptage colonies + identification microscope
Dans l’airsur microfiltre
Identification des particules par microscopie(spores, fragments, pollen, etc.)
Après 4-6 jours d’incubation…
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Moisissures
Qu’est-ce qu’une moisissure? Cycle développement spécifique
• Spore + bonnes conditions développment mycelium production de spores…
1 spore = 1 à 10 µm
Où vivent-elles? Besoin de nutriments et humidité
Extérieur: sol, matière organique, etc.
Normamellement pas dans les bâtiments!
Quand sont-elles dangereuses? Principalement des effets allergènes, etc.
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Moisissures dans l’air: air extérieur
Grande variabilité à cause de L’environment (boisé, agricole, etc) Aussi de la saison (plus en été/automne)
Mais TOUJOURS comparaison intérieur/extérieur65
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Mo
lds (
CF
U)
Samples
Outdoor air
Supply air
Indoor air
Co
nfl
ue
nce
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Moisissures dans l’air: systèmes D
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Mo
lds (
CF
U)
Samples
Outdoor air
Supply air
Indoor air
Co
nfl
ue
nce
Air fourni << air extérieurAir intérieur < air extérieur
Les spores sont partiellement retenues par les filtres
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Moisissures dans l’air: systèmes C
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4
Mo
lds (
CF
U)
Samples
Series1
Series2
Series3
Co
nfl
ue
nce
Pas de filtres effet moindre
Mais quand mêmeAir fourni < ou = air extérieur
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Mo
lds (
CF
U)
Samples
Outdoor air
Supply air
Indoor air
Co
nfl
ue
nce
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Influence de la saisonSystème CMaison 1
Système DMaison 2
Hiver(80 l)
Hiver(80 l)
Eté(40 l)
Eté(40 l)
Plus en été qu’en hiver, mais comparaison extérieur/intérieur
Mêmes conclusions: Air fourni < ou = air extérieur
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Bactéries
Qu’est-ce qu’une bactérie? Développement très rapide
• Par dédoublement
1 bactérie = ~1 µm
Où vivent-elles? Besoin de nutriments
+ humidité éleveée
Extérieur: sol, matière organiqueeau, plantes, animaux, etc.
Aussi partout ET à l’intérieur: mains, gsm, clavier, nourriture, personnes, etc.
Quand sont-elles dangereuses? Certaines sont pathogènes (maladies)
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Bactéries dans l’air: systèmes D
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Ba
cte
ria
(C
FU
)
Samples
Outdoor air
Supply air
Indoor air
Filtres de plus de 3 ans!
Filtre “chaussette”(fuites)
Air intérieur: sources intérieures (personnes, animaux,…)Air fourni < air extérieur (en général)
Les bactéries sont aussi en partie retenues par les filtres
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Analyse des filtres: moisissures et bactéries
A la surface des filtres
En amont (= côté “sale”, air extérieur)
En aval (= côté “propre”, air fourni)
Contact d’un milieu de culture avec le filtre
Après 4-6 jours d’incubation…
Mic
rob
io:
FILTR
ES
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Moisissures dans les filtres (système D)
Observations au microscope Pas de développement de mycelium de moisissure
Seulement présence de spores
Accumulation de spores venant de l’extérieur
Amont (sale, extérieur)
Aval(propre, air fourni)
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Bactéries dans les filtres (système D)
Upstream (dirty; outdoor)
Différence entre amont et aval Probablement pas de développement dans le filtre
Accumulation de bactérie venant de l’extérieur
Amont(sale, extérieur)
Aval(propre, air fourni)
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Analyse de surface: en cours actuellement
Quelles surfaces?
Conduit pulsion
Ouverture d’alimentation naturelle
Conduit d’extraction
Quelles analyses
Comptage de bactéries
Comptage et identification de moisissures
Mesure de l’activité biologique (ATP)
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Exemples d’encrassement
Encrassement au cours du temps
Surtout extraction!
Chantier!!
Aussi encrassement des grilles naturelles!!
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Exemple d’encrassement (installation 2002)
Présence de poussière et débris d’insectes
Présence de spores et bactéries
Mais filtre ancienne génération:
Filtre “chaussette”: fuites!
Conduit horizontal Conduit vertical…
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Quelques recommandationsSur base de ces mesures
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Débit d’air
Réglage des débits
Voir méthode proposée
Réserve suffisante du ventilateur
Min 1.2 x le débit de conception théorique
Choix des conduits
Eviter les diamètres trop petits dans la chape
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Acoustique
Limiter la vitesse
Si possible à 2 m/s (ex: 90 m³/h - 125 mm)
Au moins dans les conduitsterminaux
Au moins 1 silencieuxpar branche
Min ~1 m
Min 5 cm d’épaisseur du matériau absorbant
Rigides plutôt que flexibles
Aussi pour l’extraction des systèmes C!
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Choix des filtres
Priorité = protection du système
G4 est probablement suffisant le plus souvent
Améliorer la qualité de l’air neufc’est une toute autre histoire…
• Si souhaité F6/7
• Et protection avec G3/4
• Caisson de filtration étanche!
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Choix des filtres
Etanchéité est plus importante que la classe de filtration
Eviter les filtres “chaussette”
Choisir une unité bien construitepour éviter les fuites par “by-pass”
Filtre dansle mauvaissens
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Prise d’air extérieure
Protection contre les poussières
Soit pas de treillis
Soit un (fin) treillis, mais doit absolumentrester accessible(pas sur le toit, par ex.)
Protection contre la pluie
Chapeau
Limiter la vitesse à 2 m/s (EN 13779), maissouvent difficile…
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Emplacement de la prise d’air
Mauvais exemple…
Prise d’air!Rejet
Aération des eaux usées…
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Emplacement de la prise d’air
Soit calcul selon EN 13779
450 m³/h min ~3.5m…
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Emplacement de la prise d’air
Soit règle simple
Prise d’air toujours 2 m plus bas que tous les autres rejets (ventilation, hotte, chauffage, etc.)
Solution générale
Prise d’air dans une façade, si possible
• Accessibilité…
Rejet en toiture
• Min 2 m de différence de hauteur
Aussi pour emplacement des ouverturesd’alimentation naturelle (C)!