Annexe B (informative) Exemples de méthodes de dimensionnement
B.1 Généralités
Les règles définies dans ce document fixent les critères permettant d'apprécier si une installation, dont on connaîtrait toutes les caractéristiques, satisfait les exigences acoustiques et aérauliques.
Dans la pratique, avant de vérifier si un projet satisfait ces exigences, il est nécessaire d'en déterminer le dimensionnement : en général, le tracé du réseau et la gamme d'extracteurs et de bouches sont choisis avant tout calcul de dimensionnement. Les calculs visent alors essentiellement à déterminer le diamètre des différents tronçons du réseau ainsi que le modèle et le réglage de l'extracteur permettant de satisfaire les exigences aérauliques et acoustiques.
On donne ici un exemple de méthode pouvant être utilisée pour la conduite des calculs du point de vue des exigences aérauliques à partir d'hypothèses simplificatrices (non-prise en compte des effets du vent et du tirage thermique).
En règle générale, toute variation locale de moins de 10 Pa sur une courbe d'extracteur pourra être négligée.
B.2 Principe de dimensionnement
Le principe retenu est :
de s'appuyer sur les bouches d'extraction à mettre en place et leur plage de pression d'utilisation aéraulique et acoustique ;
de dimensionner un premier réseau de façon à ce que les variations de perte de charge induites par les variations de débit extrait (entre le débit minimal et le débit maximal), n'excèdent pas une certaine valeur ;
de choisir l'extracteur et sa courbe de fonctionnement de sorte que les dépressions soient correctes de part et d'autre de chaque bouche.
On procède de manière itérative en modifiant le dimensionnement du réseau et le choix de l'extracteur jusqu'à ce que cette condition soit remplie.
B.3 Méthode de dimensionnement
B.3.1 Rappel des limites de fonctionnement des bouches
La différence de pression totale est maintenue de part et d'autre de chaque bouche d'extraction à l'intérieur de la plage de pression d'utilisation (DPmin, DPmax) spécifiée par le fabricant.
B.3.2 Première détermination du diamètre de chaque tronçon
Les diamètres de chaque tronçon sont déterminés de façon à ce que leur perte de charge linéaire (compte tenu du taux de fuite) ne dépasse pas une certaine valeur. On propose la valeur de 1 Pa/m, ce qui conduit à la correspondance suivant le Tableau 1 du présent document.
B.3.3 Calcul des pertes de charge du réseau
On considère d'une part la bouche d'extraction dite la plus favorisée aérauliquement (c'est-à-dire, la plus proche de l'extracteur au sens des pertes de charge), et d'autre part la bouche d'extraction dite la plus défavorisée aérauliquement (c'est-à-dire la plus éloignée au sens des pertes de charge).
Si l'installation comporte plusieurs modèles différents de bouches (au sens des limites de bon fonctionnement DPmin, DPmax), il y a lieu de considérer autant de couples de bouches qu'il y a de modèles différents.
On calcule alors, conformément aux indications du NF DTU 68.3 P1-1-1, la perte de charge du réseau depuis chacune des bouches considérées jusqu'au point de rejet.
On exclut de ce calcul la perte de charge de la bouche et celle du caisson d'extraction.
Pour le débit maximal susceptible d'être atteint :
on désigne par DP1d la perte de charge du réseau pour la bouche la plus défavorisée calculée au débit total maximal susceptible d'être atteint On lui additionne la perte de charge des entrées d'air (Dpea = 20 Pa) afin de se mettre dans le cas le plus défavorable ;
on désigne par DP1f la perte de charge du réseau pour la bouche la plus favorisée calculée au débit total maximal susceptible d'être atteint Dans ce cas, on n'ajoute pas la perte de charge des entrées d'air afin d'être dans le cas le plus favorable.
Pour le débit minimal susceptible d'être atteint :
La perte de charge des entrées d'air est alors négligée au débit minimum dans les 2 cas suivants :
on désigne par DP2f la perte de charge du réseau calculée pour le débit minimal susceptible d'être atteint pour la bouche la plus favorisée ;
on désigne par DP2d la perte de charge du réseau calculée pour le débit minimal susceptible d'être atteint pour la bouche la plus défavorisée.
B.3.4 Choix de l'extracteur
Le choix de l'extracteur est fait, par exemple suivant la règle suivant :
on désigne par PVMC1 la dépression totale délivrée par l'extracteur au débit total maximal susceptible d'être atteint Q1 ;
on désigne par PVMC2 la dépression totale délivrée par l'extracteur au débit total minimal susceptible d'être atteint Q2.
(1) DP1d + 20 + DPmin < PVMC1 < DPmax + DP1f
(2) DP2d + DPmin < PVMC2 < DPmax + DP2f
Dans les cas où PVMC2 < PVMC1 (courbe globalement montante), il est impératif de vérifier que la pression est suffisante (pour le fonctionnement de chaque bouche) à la colonne la plus défavorisée lorsque celle-ci est à son débit maximum foisonné, et que l'ensemble des autres colonnes sont à leurs débits minimum.
Dans le cas d'extracteurs à pilotage de vitesse des moteurs (régulation de pression constante par exemple) l'extracteur concerné n'est généralement limité que par sa dépression au débit maximum.
En pratique, dès que le réseau est dimensionné avec des sections trop petites, et que la différence DP1d-DP2f (par exemple 110 Pa) est supérieure à la plage de pression d'utilisation de la bouche (par exemple de 50 Pa à 150 Pa), seul un extracteur à régulation de pression constante ou montante pourrait convenir.
Plus le réseau est de section faible et plus l'acoustique de la solution devra être surveillée. On préfère souvent en rester au dimensionnement du réseau du paragraphe ci-dessus qui permet en général d'obtenir des écarts entre DP1d et DP2f dans les plages de pression d'utilisation des bouches d'extraction.
B.3.5 Calcul itératif
Si les inégalités précédentes ne sont pas respectées, DP1d est trop élevé. Pour réduire la différence (DP1d − DP2f), on augmente les diamètres des tronçons correspondants aux valeurs élevées de DP1d, on détermine alors pour ces tronçons et les tronçons amonts, les nouvelles valeurs de DP1d et DP2f et on recommence ce calcul jusqu'à obtention du résultat
B.3.6 Graphe et exemple numérique
Le graphe de la Figure B.1 correspond au premier exemple numérique Q1 = 3 800 m3/h ; Q2 = 2 300 m3/h issu des bouches disposées dans les appartements dont la plage de pression d'utilisation est DPmin = 50 Pa ; DPmax = 160 Pa
Le calcul des pertes de charges du réseau donne pour la bouche la plus défavorisée : Dp1d = 55 Pa auquel on ajoute les Dpea = 20 Pa ; DP2d = 20 Pa
Le calcul des pertes de charges du réseau donne pour la bouche la plus favorisée : DP1f = 30 Pa ; Df = 11 Pa
À grand débit, on applique l'inégalité N° 1 et on obtient (55 + 20 + 50) < PVMC1 < (160 + 30) d'où PVMC1 compris dans l'intervalle [135 Pa ; 190 Pa] ;
À petit débit, on applique l'inégalité N° 2 et on obtient (20 + 50) < PVMC2 < (160 + 11) d'où PVMC2 compris dans l'intervalle [70 Pa ; 171 Pa].
Dans ce cas, une régulation à pression constante de 160 Pa par exemple convient parfaitement, tout comme un extracteur à courbe légèrement descendante de 165 Pa à 140 Pa sur la plage de débit considéré.
Si on veut choisir une courbe montante [100 Pa ; 160 Pa], il devient indispensable de vérifier toutes les configurations extrêmes de déséquilibres aux débits intermédiaires (1 seule colonne en débit maximum, puis 2 colonnes seulement au débit maximum…), afin d'être certain de la bonne obtention des plages de pression d'utilisation des bouches pour des raisons aérauliques et acoustiques.
 : Installations de ventilation mécanique/NF DTU 68.3 P1-1-2 (juin 2013)/image/fig_AEZK_2_13.png)
Figure B.1 Exemple de dimensionnement de l'extracteur
 : Installations de ventilation mécanique/NF DTU 68.3 P1-1-2 (juin 2013)/image/tab_AEZK_2_6.png)
Tableau B.1 Exemple numérique de valeurs de dépression exprimées en Pascal selon la Figure B.1