5 Conception générale de la ventilation

5.1 Conception aéraulique

5.1.1 Principe général

Les débits de ventilation résultent à la fois de forces motrices et de forces résistantes, en prenant en compte les installations de ventilation, mais aussi les défauts d'étanchéité du réseau et du bâti. L'équilibre entre ces deux forces opposées s'appelle le point de fonctionnement en débit et pression de l'installation.

En se plaçant à l'intérieur du bâtiment, les équations de conservation du débit massique entre les flux d'air entrant et sortant, explicitées dans la NF EN 15242, permettent le calcul des débits de ventilation et d'infiltration, en prenant comme hypothèse une pression intérieure uniforme dans la zone considérée (souvent le logement).

Le calcul du dimensionnement du système de ventilation dans un même logement est mené pour une dépression ΔP permettant le bon fonctionnement de l'installation portes fermées.

En considérant le logement, l'éventuel déséquilibre des débits entre les débits entrants aux amenées d'air prévues à cet effet et les débits sortants aux bouches d'extraction doit pouvoir être compensé par les infiltrations tant que la valeur absolue de cette pression ou dépression dans le logement reste compatible avec le dimensionnement du système concerné.

NOTE 1

Les forces motrices peuvent être le tirage thermique et le vent, la mise en mouvement de l'air par un ventilateur ou tout autre dispositif assistant le tirage.

NOTE 2

Les forces résistantes sont caractérisées par leur perte de charge.

5.1.2 Infiltrations dans le logement

Les bâtiments comportent des entrées d'air et des sorties d'air prévues à des fins de ventilation. Ils comportent également des entrées d'air et des sorties d'air parasites appelées infiltrations, plus ou moins visibles, représentées par un simple trou ou une porosité à l'air d'un matériau. Les débits d'air générés par ces défauts d'étanchéité sont les infiltrations, et les exfiltrations.

En vue du dimensionnement des systèmes, les valeurs de défaut d'étanchéité du logement sont données ci-dessous :

Tableau 1 Valeurs minimales des débits d'air par les défauts d'étanchéité du logement sous 1 Pa

NOTE 1

Les valeurs figurant dans ce tableau sont basées sur des mesures de perméabilité à l'air effectuées en immeubles collectifs et maisons individuelles ; elles correspondent aux valeurs minimales susceptibles d'être rencontrées dans le cas d'immeubles de construction courante. Dans certains cas, et notamment en réhabilitation, la perméabilité à l'air peut être plus importante. On peut alors, sur justifications particulières, retenir des valeurs plus élevées.

La formule de conversion pour une dépression de y Pa devient :

Q_f(m³/h)sous y Pa = Q_f(m³/h)sous 1 Pa x (y)ⁿ

Une valeur par défaut de n à 0,67 peut être utilisée.

Il est préférable de prendre en compte l'exposant n si la valeur est fournie.

NOTE 2

Dans les bâtiments sujets aux fuites, l'exposant est inférieur à 0,67. Il est supérieur à cette valeur dans les constructions très étanches.

5.1.3 Détermination du cheminement de l'air de ventilation dans le logement

Le principe général de fonctionnement de la ventilation dans un logement doit prendre en compte les entrées et les sorties d'air, y compris les défauts d'étanchéité, ainsi que les dispositifs de transfert pour déterminer le cheminement de l'air dans les locaux selon les forces motrices et résistantes en présence.

Le système de ventilation doit être conçu tel que :

les débits repris, exprimés en débit volumique soient conformes aux valeurs réglementaires ;
la somme des débits massiques d'air neuf entrants (dispositifs spécifiques d'entrée d'air et infiltrations) des locaux étant égale à somme des débits massiques sortants (débits repris et exfiltrations), les débits doivent être dimensionnés pour satisfaire à cet équilibre ;
en présence de recyclage de l'air provenant des pièces principales, la part d'air neuf nécessaire à chaque local doit être cependant fournie ;
les transferts entre deux locaux sont prévus et dimensionnés pour les débits maximaux transitant entre eux ;
le système fournit l'air comburant pour les appareils fixes à combustion non étanches.

Dans l'habitat collectif, les points d'extraction desservant un même logement ne peuvent être raccordés à des extracteurs distincts que si le fonctionnement de l'ensemble de ces extracteurs est, en cas d'arrêt accidentel de l'un d'entre eux, interrompu par un asservissement. En logement individuel, cette disposition est recommandée.

5.1.4 Dimensionnement des amenées d'air

Toutes les pièces principales doivent être munies d'au moins une amenée d'air répondant aux exigences acoustiques de la façade considérée.

Les pièces de service ou de dégagement ne comportent pas d'entrées d'air sauf dispositions particulières précisées ci-dessous.

Cette disposition vise à respecter le principe de ventilation du logement par balayage depuis les pièces principales jusqu'aux pièces de service, et à limiter en période ventée les refoulements d'air vicié des pièces de service vers les pièces principales.

Les amenées d'air doivent être disposées de façon à ce qu'aucun élément de la construction, tel qu'orifices de passage d'air, volets pleins, doubles fenêtres, coffres de volet roulant, etc., ne puisse diminuer de façon sensible le débit les traversant.

NOTE

Celles-ci ne pourraient alors être utilisées qu'à condition d'avoir fait l'objet, associées à l'élément considéré, d'un essai de caractérisation.

Dans les cas de réseaux de soufflage ou des espaces tampons tels que loggias, doubles fenêtres ou vérandas, les caractéristiques aérauliques et acoustiques des amenées d'air doivent être déterminées par un essai ou un calcul portant sur l'ensemble constitué par l'amenée d'air, le cheminement, les accessoires et les éléments de construction afin de garantir le débit de dimensionnement et les exigences acoustiques. Le calcul de pertes de charge doit être réalisé conformément à l'Annexe A.

Une solution, pour les espaces tampons tels que loggias, doubles fenêtres ou vérandas, consiste à installer deux entrées d'air en série. Pour tenir compte de la perte de charge résultante, la section de chaque entrée d'air doit être supérieure à 1,4 fois la section d'une amenée d'air directe équivalente. L'installation est réputée satisfaisante si les deux entrées d'air en série répondent chacune aux exigences éventuelles de classement acoustique de la façade extérieure.

Pour éviter l'obstruction rapide par encrassement, les entrées d´air ne doivent pas être équipées de maillage inférieur à 3 mm. Ces grilles doivent être accessibles et démontables de l'intérieur.

5.1.5 Cas de la présence d'un vide-ordures

Si un vide-ordure est situé dans le logement, l'installation ne sera effectuée que si ce vide-ordure est préalablement condamné.

5.1.6 Présence d'appareils à combustion

5.1.6.1 Appareil à circuit de combustion étanche

L'installation de VMC peut coexister avec un appareil à circuit de combustion étanche. Dans ce cas le dimensionnement de la ventilation est réalisé indépendamment de la présence de cet appareil.

5.1.6.2 Appareil dans un local spécifique

L'installation de VMC peut coexister avec les appareils raccordés à un conduit de fumée si l'appareil est situé dans un local isolé des locaux ventilés par VMC. Dans ce cas le dimensionnement de la ventilation est réalisé indépendamment de la présence de cet appareil.

5.1.6.3 Appareil à combustibles gazeux ou hydrocarbures liquéfiés

NOTE 1

Les appareils utilisant les combustibles gazeux ou hydrocarbure liquéfiés, raccordés ou non, sont soumis à la réglementation en vigueur relative aux règles techniques et de sécurité applicables aux installations de gaz combustibles et d'hydrocarbures liquéfiés situées à l'intérieur des bâtiments d'habitation ou de leurs dépendances.

NOTE 2

À la date de publication du présent document, il s'agit de l'arrêté du 02 Août 1977.

5.1.7 Interactions entre plusieurs logements

Lorsqu'un système de ventilation relie différents appartements entre eux, il convient de réaliser les équilibres de débits massiques pour chacune des zones. Dans de très nombreux cas, les calculs se réduisent à de simples calculs de pertes de charges.

Il est recommandé de considérer l'ensemble des risques de réduction du débit dus à des variations de pression pouvant aller jusqu'au refoulement.

Si des risques sont présents, des dispositifs visant à y palier doivent être prévus ou le calcul sera réalisé pour atteindre les débits requis dans la configuration la moins favorable de ces variations.

5.1.8 Foisonnement

En présence de dispositifs locaux de variation automatique de débit, le foisonnement désigne le fait que les variations de débit qui en découlent sont statistiquement réduites lorsque ces débits sont repris ou soufflés dans un même réseau.

Le foisonnement des débits colonne par colonne permet de dimensionner les réseaux collectifs et/ou les ventilateurs à une valeur réaliste et non maximum.

Le foisonnement doit être pris en compte uniquement dans le cas de dispositifs temporisés et/ou asservis à un paramètre physique tel que le climat et/ou l'occupation du logement (humidité, CO₂, etc.), ces dispositifs pouvant assurer à tout moment le débit réglementaire requis.

Le foisonnement dépend de la durée de temporisation et/ou du type d'asservissement et du paramètre physique.

NOTE 1

Des dispositifs manuels sans temporisation ne peuvent donner lieu à un quelconque foisonnement dans la mesure où ils peuvent être tous ouverts au maximum en même temps (comportement des utilisateurs, usage, oublis, …).

NOTE 2

Par définition une commande centralisée seule (variation de vitesse d'un ventilateur desservant plusieurs bouches ni temporisées, ni asservies par exemple) ne peut entraîner un quelconque foisonnement.

Le foisonnement ne s'applique pas aux colonnes dont au moins une bouche est raccordée à un appareil à gaz.

Pour chaque type de dispositifs soumis au foisonnement, le débit de dimensionnement, Q_df, doit être calculé selon la formule suivante :

Q_df = k x Q_Mf + (1 − k) x Q_mf

où

Q_mf est le débit minimum foisonné dans les conditions d'application du foisonnement (il peut être différent du débit minimum physique du dispositif),
Q_Mf est le débit maximum foisonné dans les conditions d'application du foisonnement (il peut être différent du débit maximum physique du dispositif),

NOTE 3
Ces débits sont définis dans les parties spécifiques aux systèmes concernés.
N est le nombre de bouches concernées par le foisonnement, raccordées à la même colonne,
k est le coefficient de foisonnement retenu pour le type de dispositif correspondant au nombre de dispositifs à Q_Mf rapporté au nombre total N de dispositifs concernés par le foisonnement.

NOTE 4

Dans le cas d'une bouche à un seul débit, Q_df est égal à la valeur du débit nominal de la bouche.

La relation entre N et k est donnée ci-dessous pour des dispositifs automatiques temporisés et applicable uniquement quand l'ouverture Q_Mf est temporisée entre 20 et 30 minutes. Pour toute temporisation différente, aucun coefficient de foisonnement n'est donné, et on retient k =1.

N : 1 à 3 dispositifs : k = 1
N : 4 dispositifs : k = 0,8
N : 5 dispositifs : k = 0,6
N : 6 ou plus de 6 dispositifs : k = 0,5

Au niveau du raccordement individuel de chaque dispositif au réseau principal, le dimensionnement doit être fait sans foisonnement.

NOTE 5

Les éléments permettant de déterminer les débits foisonnés et le nombre de dispositifs concernés par le foisonnement sont spécifiés, pour chacun des systèmes, dans les parties correspondantes du présent document.

En cas de foisonnement, pour les 3 niveaux les plus défavorisés du bâtiment, l'emploi d'une colonne à diamètre variable est proscrit.

5.1.9 Prise en compte des débits de fuite des réseaux

Le débit de fuite défini pour chaque système décrit dans les parties correspondantes du présent NF DTU (à débit minimal et à débit maximal) doit être appliqué au droit de chaque bouche.

NOTE

Le coefficient de sécurité du calcul s'en trouve diminué et les fuites peuvent avoir une influence plus significative, leur prise en compte est importante au moment du calcul et leur maitrise souhaitable en réalisation.

5.1.10 Calcul des pertes de charge des réseaux de conduits

Quel que soit le système de ventilation employé dans l'habitat collectif, un calcul des pertes de charge des réseaux doit être réalisé (voir Annexe A). Ces calculs doivent prendre en compte amenée et rejet d'air.

5.1.11 Effet du vent

Le rejet de l'air extrait doit s'effectuer de façon à ce que le vent dominant ne crée pas de surpression dans le réseau.

NOTE

Cette exigence est réputée satisfaite si l'orifice de rejet (conduit de refoulement, ou grille de rejet de l'extracteur) est situé dans un plan horizontal de façon à ce que le jet soit dirigé vers le haut ou dans une couronne de 360° et d'axe vertical autour du rejet.

Si le jet ne peut pas être dirigé vers le haut et que le jet horizontal ne peut être orienté favorablement, il convient d'ajouter une perte de charge supplémentaire de 20 Pa au calcul de dimensionnement.

De plus, s'il n'est pas possible de satisfaire aux dispositions du 6.5.2, il convient d'ajouter une perte de charge supplémentaire de 20 Pa au calcul de dimensionnement.

5.2 Conception acoustique

Les objectifs souhaités en termes de niveaux sonores doivent être a minima conformes à la réglementation en vigueur. Il convient alors de considérer :

le bruit propre des ventilateurs, lorsqu'il y en a, vis-à-vis du voisinage selon son positionnement ;
le bruit propre du ventilateur, lorsqu'il y en a vis-à-vis du réseau desservant le ou les logements, et qui peut nécessiter l'emploi de dispositifs atténuateurs (silencieux, pièges à sons), notamment dans les locaux calmes. Le bruit transmis dans la pièce desservie est fonction des caractéristiques du ventilateur et de son régime de fonctionnement, de l'atténuation acoustique du réseau, et des caractéristiques de la bouche d'extraction ;
le bruit créé par la circulation de l'air dans les conduits : sauf si une étude acoustique valide d'autres critères de conception, la vitesse moyenne de l'air ne doit pas excéder :
- 4 m/s dans la partie individuelle du réseau (logement) ;
- 5 m/s dans la partie verticale du conduit collectif ;
- 6 m/s dans la partie horizontale du conduit collectif pour éviter des nuisances sonores et trop de pression au ventilateur.
NOTE 1
Il est rappelé que ces limitations correspondent aux seules exigences acoustiques et ne peuvent pas tenir lieu de règles de dimensionnement en vue de l'obtention des débits extraits dans le réseau.
le risque de transmissions solidiennes entre le(s) logement(s) et l'extracteur mécanique (lorsqu'il y en a). La désolidarisation mécanique de ce dernier (plots, manchettes souples, etc.) est obligatoire. Il est de plus recommandé de positionner les ventilateurs lorsqu'il y en a au-dessus de zones communes collectives ;
l'isolement entre logements qui doit être suffisant pour respecter la réglementation acoustique en vigueur. L'ensemble des conduits et composants utilisés entre les logements doit répondre à un objectif d'isolement au bruit rose D_n,e,w+C.

Les composants pouvant laisser passer directement le bruit en façade (entrées d'air, grilles, aérateurs), quel que soit leur nombre, doivent présenter un isolement acoustique au bruit extérieur suffisant pour que l'isolement de façade global résultant respecte la réglementation acoustique en vigueur.

NOTE 2

Cette prescription s'applique si une entrée d'air supplémentaire a été ajoutée pour compenser la diminution de débit due à une perte de charge supplémentaire induite par la traversée d'un élément de construction (par exemple, menuiserie, coffre de volet roulant).

5.3 Mesures visant à prévoir la mise en service et l'entretien des installations

5.3.1 Cas général

Lors de la conception, l'accès au réseau et à ses composants doit être prévu conformément à la NF EN 12097, notamment à partir de trappes de visite correctement sélectionnées et positionnées.

L'accès au ventilateur, à l'extracteur, aux éventuels échangeurs ou filtres doit être prévu. Il doit être sécurisé, facile d'accès, éclairé et laisser un espace suffisant au passage mais aussi aux opérations de démontage, d'entretien et de remplacement.

5.3.2 Cas du résidentiel collectif

5.3.2.1 Conduit collectif vertical

Une trappe de visite accessible doit être aménagée au pied de chaque partie du conduit collectif vertical.

5.3.2.2 Réseau horizontal

Les extracteurs, tés-souches, purges éventuelles d'eau et organes de réglage doivent être accessibles depuis les parties communes de l'immeuble. Des dispositions doivent être prises pour permettre l'accès aisé notamment en cas d'installation en combles sous toiture inclinée.

NOTE 1

Ces dispositions comprennent un chemin d'accès aménagé, l'éclairage, une distance suffisante aux poutres ou à la toiture.

L'implantation du réseau horizontal doit permettre les opérations normales d'entretien de ce réseau.

NOTE 2

Cette disposition vise notamment les tés-souches et l'extracteur disposés de façon à ménager un espace suffisant pour l'accès et le remplacement des composants.

Dans le cas d'une implantation en terrasse, les distances minimales des extracteurs, souches et supports de conduits par rapport aux émergences sont celles indiquées à la Figure 1 et au Tableau 2 où est représentée la distance d en fonction de la plus grande dimension l en vis-à-vis : soit la dimension de l'émergence, soit la dimension de l'ouvrage de VMC.

Figure 1 Cas des réseaux en terrasse : implantation par rapport aux émergences

Tableau 2 Valeurs minimales de d en fonction de l

NOTE 3

Cette disposition vise à rendre possible la réalisation et l'entretien courant des ouvrages d'étanchéité. Lorsque cette distance minimale ne peut être respectée, des dispositions particulières sont à envisager : ouvrages en maçonnerie solidarisant plusieurs émergences, etc.

5.4 Dossier technique

Le dossier technique est le document dans lequel doivent être consignés les résultats des études de conception et de dimensionnement de l'installation et qui permet de vérifier le respect de ce document.

5.4.1 Dans le collectif

Le dossier technique doit comporter les éléments suivants :

L'implantation et le dimensionnement :
- schéma filaire du réseau ;
- implantation, nature (fixe, autoréglable, etc.) et caractéristiques aérauliques des amenées d'air (débits d'air, module, etc.) par pièce principale ;
- implantation (nombre, emplacement, etc.), nature (grilles, détalonnage, etc.) et dimensionnement des passages de transit ;
- implantation, nature (fixe, autoréglable, etc.) et caractéristiques aérauliques d'extraction (débits d'air, section, etc.) par pièce de service ;
- nature (flexibles ou rigides) et caractéristiques (matériau, thermiques, acoustiques) des conduits de liaison ;
- dimensions (longueur, diamètre, section, etc.) des éléments de conduit ;
- emplacement des tés, coudes, élargissement de section, dispositifs atténuateurs de bruit, organes de réglage de débit et autres accessoires ;
- plans cotés ou longueurs de tronçons ;
- les éléments de calcul établis conformément aux méthodes décrites dans les parties spécifiques du présent document.
L'identification par la référence commerciale de tous les composants utilisés.

NOTE
Cette identification doit être suffisamment précise pour distinguer le composant retenu parmi l'ensemble de la gamme du fabricant.

5.4.2 Dans la maison individuelle

Le dossier technique doit comporter les éléments suivants :

L'implantation :
- le descriptif (fixe, autoréglable, etc.) et caractéristiques aérauliques des amenées d'air (débits d'air, module, etc.) par pièce principale ;
- le descriptif (nombre emplacement, etc.), nature (grilles, détalonnage, etc.) et dimensionnement des passages de transit ;
- les caractéristiques aérauliques d'extraction (débits d'air, section, etc.) par pièce de service ;
- la nature (flexibles, semi-rigides ou rigides) et caractéristiques (matériau, thermiques, acoustiques) des conduits ;
- l'emplacement de l'extracteur.
L'identification par la référence commerciale de tous les composants utilisés.

NOTE
Cette identification doit être suffisamment précise pour distinguer le composant retenu parmi l'ensemble de la gamme du fabricant.