be9271.pdf

Dossier délivré pour Madame, Monsieur 14/09/2008

Traitement de l’air et climatisation Les composants et leurs fonctions BAILLY par André BAILLY Directeur du laboratoire de la Compagnie Industrielle d’Applications Thermiques Michel CLERC-RENAUD Ingénieur de l’Institut national des sciences appliquées de Lyon Conseiller technique CIAT

Emmanuel RUTMAN Ingénieur de l’École catholique d’arts et métiers de Lyon Responsable de l’équipe Confort du laboratoire CIAT et

Claude TERNANT Ingénieur de l’École des hautes études industrielles de Lille (HEI) Ancien responsable du département département Assistance technique de CIAT CIAT

1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

Cent Centra rale le de trai traite teme ment nt d’a d’air ir .......... ............... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ........ Cais Caisso son n de mél mélan ange.. ge.... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Cais Caisso son n de filtr filtrat atio ion. n... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Batt Batter erie ie chaud haudee .... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Batt Batter erie ie froi froide de .... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Cais Caisso son n de bipa bipass sse... e..... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... Humi Humidi dific ficat ateu eurr .... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... Venti entila lateu teurr .... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Récu Récupé péra rate teur urss d’én d’éner ergi gie.. e.... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ....

BE 9 271 - 2 — 2 — 3 — 3 — 4 — 7 — 7 — 9 — 12

2. Régulation .... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. 2.1 2.1 Capt Capteu eurs rs .... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... 2.2 2.2 Dif Différe férent ntss types types de régu régula lati tion... on..... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ....

— — —

15 15 17

3. 3.1 3.1 3.2 3.2 3.3 3.3

Résea éseau u aéra aéraul uliq ique ue.. .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Gain Gaines.. es.... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... Bouc Bouche hess .... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Syst Systèm èmes es de dif diffusi fusion. on... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..

— — — —

23 23 23 25

4.

Conclusion .... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ....

—

25

Notations et symboles ....................................... ............................................................. ........................................... .........................

BE 9 270

Pour en savoir plus ........................................... ................................................................ .......................................... ........................... ......

Doc. BE 9 274

n système de conditionnement d’air est généralement composé de trois éléments : — la centrale de traitement traitement d’air traite l’air du point de vue thermique thermique et de la qualité et met l’air en mouvement ; — la régulation agit sur sur différents paramètres paramètres pour maintenir les les valeurs mesurées proches du confort désiré ; — le réseau aéraulique assure assure les liaisons entre la centrale centrale de traitement d’air et les locaux desservis. Il sert également, en liaison avec l’extérieur, à l’introduction et à l’extraction d’air. Dans cet article, chaque composant de ces trois éléments est décrit en rappe- lant son rôle et son fonctionnement.

U

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BE 9 271 − 1

Dossier délivré pour Madame, Monsieur 14/09/2008 TRAITEMENT DE L’AIR ET CLIMATISATION CLIMATISATION

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Ce document fait partie d’un ensemble de quatre articles sur le traitement d’air : [BE 9 270] Traitement de l’air e t climatisation. Généralités [BE 9 271] Traitement de l’air e t climatisation. Les composants et leurs fonctions [BE 9 272] Traitement de l’air e t climatisation. Aspects thermiques et mécaniques [BE 9 273] Traitement de l’air et climatisation. Aspects acoustiques et physico-chimiques complétés par un fascicule de documentation [Doc. BE 9 274] Traitement de l’air et climatisation. Pour en savoir plus

1. Centr Centrale ale de de trait traitem ement ent d’air

Air recyclé

1

Le concepteur détermine la nature et l’ordre des composants de la centrale de traitement d’air (CTA) en fonction des résultats désirés. La figure 1 montre un exemple de composition comprenant : — un caisson caisson de de mélange mélange (1) ; — un caisson caisson de filtrati filtration on (2) ; — une batterie batterie chaude (préchauf (préchauffage) fage) (3) ; — une batterie batterie froide froide (4) (4) ; — une batterie batterie chaude chaude (réchauffage) (réchauffage) (5) ; — un humidif humidificateu icateurr (6) ; — un ventilateur ventilateur (7).

2

3

4

5

6

7

Air primaire soufflé

Air neuf

Figure 1 – Exemp Exemple le de compositio composition n d’une centrale de traitement traitement d’air

1.1 Caisson Caisson de méla mélange nge 

a

Rôle

volets à lames parallèles

Le caisson de mélange standard (2 voies) est généralement utilisé pour réaliser le mélange de deux airs : — l’air l’air neuf neuf ; — l’air l’air recyc recyclé. lé. Il est parfois destiné uniquement à assurer une sélection de circuit. Exem Exempl plee : pour le fonctionnement tout air neuf ou le fonctionnement tout air recyclé. Dans certaines installations un peu plus sophistiquées, le caisson de mélange comporte une troisième voie, qui assure l’écoulement et le dosage de l’air extrait. Nous l’appelons généralement « caisson de mélange économiseur ». 

Fonctionnement

Le caisson de mélange standard « standard « 2 voies » comporte, à l’intérieur ou à l’extérieur, des volets dont les lames peuvent être montées en parallèle (figure 2 a ) ou en opposition (figure 2 b ). ). Le caisson de mélange économiseur à 3 voies permet d’assurer : — le dosage dosage et l’extraction l’extraction d’air d’air vicié ; — le dosage et l’introd l’introductio uction n d’air neuf ; — le passage passage de l’air recyclé. recyclé. Les 3 volets sont motorisés et solidaires. Il se monte sur une centrale de traitement d’air double qui est dotée de deux ventilateurs destinés à assurer le soufflage et la reprise (figure 3).

BE 9 271 − 2

b

volets à lames en opposition

Figure Figure 2 – Volets Volets d’un d’un caisso caisson n de mélang mélange e

Air repris

Air rejeté Air recyclé

Air soufflé

Air neuf

Caisson de mélange

Centrale de traitement d'air double

Figure 3 – Exemp Exemple le de montage d’un caisson caisson de mélange mélange économiseur

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Dossier délivré pour Madame, Monsieur 14/09/2008 _____________________________________________________________________________________ _____________TRAITEMENT DE L’AIR ET CLIMATISATION

1.2 Caisson de filtration

 Montage de type 3 à porte amont (figure 4 c ) avec cadres universels et filtres à efficacité de 50 % OPA à 99,99 DOP ou NaCl (classification CEN 779 : F5 à F9 et CEN 1 822 : H10 à H12).

L’opération de filtration n’a aucune action sur les caractéristiques thermiques de l’air. Elle n’apparaît pas sur le diagramme de l’air humide. Elle crée une chute de pression sur l’air. Elle fait cependant partie intégrante d’une centrale de traitement d’air .

 Montage de type 1 et 2 à porte latérale (figure 4 d ). Dans certaines applications, nous retrouvons le montage 1 plus le montage 2 alliant le préfiltre et le filtre.

Classification

Définition Filtrer consiste à éliminer d’un fluide gazeux tout ou partie des particules ou aérosols qu’il contient, en les retenant sur une couche poreuse appelée « média filtrant ». Le tableau 1 donne les techniques de mesure de l’efficacité d’un filtre.



Montage Les cellules de filtre utilisées sont aux dimensions internationales : 24 in x 24 in ou 12 in x 24 in soit 610 mm x 610 mm ou 305 mm x 610 mm. Nous indiquons ci-dessous : — les trois types de montage possibles ; — les qualités de filtres qui peuvent être sélectionnés pour chaque type de montage.  Montage de type 1 à porte latérale (figure 4 a ) avec glissières comprimables (portée horizontale) et filtres à efficacité de 65 à 90 % gravimétrique (GRAVI) (classification CEN 779 : G1 à G4).  Montage de type 2 à porte latérale (figure 4 b ) avec glissières comprimables (portées horizontale et verticale) et filtres à efficacité de 50 à 95 % opacimétrique (OPA) (classification CEN 779 : F5 à F8).

1.3 Batterie chaude





Le tableau 2 décrit les différentes qualités des filtres couramment installés dans les centrales de traitement d’air.



Rôle et fonctionnement

La batterie chaude (figure 5 a ) assure le préchauffage ou le chauffage de l’air à l’aide d’un fluide chaud qui peut être de l’eau, de l’eau surchauffée, de la vapeur, la condensation d’un fluide frigorigène ou des résistances électriques. Durant l’opération de chauffage, l’humidité absolue, ou teneur en humidité w , reste constante. En revanche, l’humidité relative ε (en %) diminue. Nota : ε est utilisé pour désigner la valeur de l’humidité relative sur le diagramme de l’air humide. Par contre, HR suit l’unité % pour désigner une valeur d’humidité relative (% HR). (0)

Tableau 1 – Méthodes d’essais des filtres à air Méthode

Applications

à moyenne Gravimétrie (GRAVI) Filtres efficacité (préfiltre)

Opacimétrie (OPA)

Filtres à haute efficacité

DOP (n’est plus Filtres à très haute utilisée depuis 1996) efficacité

NaCl (remplace la méthode DOP)

Filtres à très haute efficacité

Nature et mode de génération de l’aérosol d’essai

Principe de mesure (1)

L’aérosol d’essai est obtenu par dispersion, au moyen d’une trompe à air comprimé, d’une poussière synthétique composée de : — 72 % de silice, — 23 % de noir de carbone, — 5 % de linters de coton. La concentration est de 70 mg/m3

L’aérosol d’essai est dispersé dans la section d’entrée du banc d’essais. La poussière non retenue par le filtre à l’essai est recueillie sur le filtre de prélèvement. La masse de poussière recueillie sur le filtre de prélèvement et la masse de poussière émise sont déterminées par pesée. La perméance P du filtre est le rapport de ces deux masses. La poussière atmosphérique, prélevée au moyen de deux sondes de prélèvement identiques, placées en amont et aval du filtre à l’essai, est recueillie sur deux disques de papier filtre à très haute efficacité. L’opacité des dépôts de poussière sur les deux disques de papier est mesurée au moyen d’un opacimètre. Les durées de prélèvement amont et aval sont choisies de telle sorte que les opacités des deux dépôts soient voisines. La perméance P du filtre est le produit du rapport des durées de prélèvement et du rapport des opacités des dépôts. La concentration de particules DOP est mesurée en amont et en aval du filtre à l’essai à l’aide d’une cellule photoélectrique. La perméance P du filtre est le rapport des deux concentrations. L’aérosol prélevé en amont et en aval du filtre à l’essai sert d’air comburant à un brûleur à gaz méthane. L’intensité de la raie « D » du sodium émise par la flamme est mesurée au moyen d’une cellule photoélectrique. Cette intensité est proportionnelle à la concentration en sel de l’aérosol prélevé. La perméance P du filtre est le rapport des intensités aval et amont.

L’aérosol d’essai est l’aérosol atmosphérique. Le diamètre médian de l’aérosol atmosphérique est variable d’un lieu à un autre. Il est en général compris entre 0,5 et 1 µm. La concentration, variable aussi, est comprise entre 0,02 et 0,3 mg/m3.

L’aérosol d’essai est obtenu par vaporisation puis condensation du dioctylphtalate (DOP) qui peut fournir des particules homogènes d’une taille de 0,3 µm. La concentration est de 100 mg/m3. L’aérosol d’essai est composé de particules solides de chlorure de sodium produit par pulvérisation d’une solution saline, puis évaporation complète de l’eau des gouttelettes (le diamètre médian de 0,35 µm est en fait l’arête de l’aérosol cubique). La concentration est de l’ordre de 5 mg/m3.

(1) La perméance P est le rapport de la concentration de particules en aval et en amont du filtre.

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Dossier délivré pour Madame, Monsieur 14/09/2008 TRAITEMENT DE L’AIR ET CLIMATISATION

a

__________________________________________________________________________________________________

b

filtre en montage de type 1


c


d

filtre en montage de types 1 et 2 associés

Figure 4 – Différents types de montage des filtres

(0)

Tableau 2 – Qualités des filtres Matière

Application

Montage

Classification (voir tableau 1 : méthode d’essai)

Tenue au feu

Cadre

Média

Acier galvanisé Carton Acier galvanisé Carton

Acier galvanisé Fibre de verre Synthétique Fibre de verre

2 ou 3

Acier galvanisé

Fibre de verre

2 ou 3

Acier galvanisé ou PVC

Fibre de verre

2 ou 3

Filtre absolu

Acier galvanisé

Fibre de verre

3

Filtre à charbon actif

Acier galvanisé

Mousse carbonée

2 ou 3

65 % GRAVI M0 90 % GRAVI M3 90 % GRAVI M1 65 % OPA M3 85 % OPA M3 95 % OPA M3 65 % OPA M2 85 % OPA M3 95 % OPA M3 65 % OPA M1 85 % OPA M1 95 % OPA M1 95 % DOP M1 99,99 % DOP M1 NaCl Conditions ordinaires, absorption moyenne

Charbon

3

Pour conditions industrielles

Préfiltre Filtre haute efficacité

1

Régulation La régulation de la batterie à eau se fait : — soit par variation du débit d’eau . C’est un fonctionnement en répartition (figure 5 b ) : • la température d’entrée d’eau dans la batterie est constante, • le débit d’eau dans la batterie est variable et la pompe du circuit général assure la circulation d’eau ; — soit par variation de la température. C’est un fonctionnement en mélange ou injection (figure 5 c ) : • la température d’entrée d’eau dans la batterie est variable, • le débit d’eau dans la batterie est constant et assuré par une pompe secondaire. 

Batterie électrique La batterie chaude peut être électrique. Elle est alors composée de deux types de résistance : — les résistances blindées (figure 5 d ) ; ce sont des tubes à ailettes spiralées et en inox. Le branchement s’effectue sur barrettes de cuivre ; 

BE 9 271 − 4

G1 G4 G4 F6 F7 F8 F6 F7 F8 F6 F7 F8 H 10 H12

Construction

Plan Plissé Plissé

Poches

Dièdre profond plissé Dièdre profond plissé

Cassettes

— les résistances à fils nus ; ce sont des fils de faible inertie. Le branchement s’effectue sur bornes par bloc précablé. La régulation de la batterie électrique peut être réalisée : — en tout ou rien par action sur un ou plusieurs étages ; — en progressif par variation de la tension effective.

1.4 Batterie froide Rôle et fonctionnement La batterie froide (figure 6 a ) assure le refroidissement de l’air, avec ou sans déshumidification, à l’aide d’un fluide froid qui peut être de l’eau glacée ou glycolée ou par évaporation d’un fluide frigorigène (batterie à détente directe). Durant l’opération de refroidissement sans déshumidification, l’humidité absolue ou teneur en humidité w reste constante. En revanche, l’humidité relative ε (en %) augmente. 



Entrée d'eau chaude Sen s

de l'

2

air

1

sens de l'air

sens de l'air Sortie d'eau Pompe a

batterie chaude alimentée en eau

NO C

NF NO

NF

C

C voie commune toujours passante NO voie normalement ouverte NF voie normalement fermée b

d

régulation en répartition de la batterie chaude alimentée en eau

c

régulation en injection de la batterie chaude alimentée en eau

exemple de batterie chaude électrique

Figure 5 – Batterie chaude

Entrée d'eau Sen s

sens de l'air de l'

air

Bac de récupération des condensats NF NO C

Sortie d'eau Nécessité de prévoir un siphon a

Écoulement Bac de récupération des condensats des condensats

batterie froide alimentée en eau

b

régulation en répartition de la batterie froide alimentée en eau

sens de l'air

Sens de l'air

sens de l'air

Pompe de circulation du circuit général

Batterie à détente directe

Collecteur d'aspiration Bac de récupération des condensats

NO C NF

c

Pompe de recyclage sur la batterie Pompe de circulation du circuit général

régulation en injection de la batterie froide alimentée en eau

C

voie commune toujours passante

Détendeur thermostatique

Distributeur Piquage pour raccordement éventuel de gaz chaud

Motocompresseur

Brins de distribution d

Condenseur à eau (ou à air)

batterie froide à détente directe. Le bac d'évacuation des condensats n'est pas représenté (à droite, circuit frigorifique de la batterie à détente directe)

NO voie normalement ouverte

NF voie normalement fermée

Figure 6 – Batterie froide


BE 9 271 − 5


__________________________________________________________________________________________________

Durant l’opération de refroidissement avec déshumidification, l’humidité absolue w diminue, l’humidité relative ε (en %) augmente. Régulation de la batterie froide à eau La régulation de la batterie à eau se fait : — soit par variation du débit d’eau ; c’est un fonctionnement en répartition (figure 6 b ) : • la température d’entrée d’eau dans la batterie est constante, • le débit d’eau dans la batterie est variable et la pompe du circuit général assure la circulation d’eau ; — soit par variation de la température ; c’est un fonctionnement en mélange ou injection (figure 6 c ) : • la température d’entrée d’eau dans la batterie est variable, • le débit d’eau dans la batterie est constant et assuré par la pompe secondaire.  Batterie à détente directe Le froid est produit par changement de phase du fluide frigorigène (évaporation) (figure 6 d , partie gauche). La batterie est alimentée par un détendeur thermostatique et reliée à un groupe de condensation comprenant un compresseur et un condenseur (figure 6 d , partie droite).

Pression atmosphérique



Évacuation des condensats Toutes les batteries froides, qu’elles soient à eau ou à détente directe, sont équipées d’un bac de récupération de condensats. L’eau condensée sur la batterie est recueillie dans ce bac de récupération. Celui-ci est raccordé par une tubulure d’évacuation vers un siphon à l’air libre dont la construction est à prévoir dès l’installation. Ce siphon permet avant tout le bon écoulement de l’eau et a, en outre, deux fonctions essentielles : — dans le cas d’un système en dépression, il empêche l’entrée de l’air extérieur ; — dans le cas d’un système en surpression, il évite une perte de l’air soufflé. Explication : dans un système en dépression, il se crée une « pression statique négative » entre la batterie et le ventilateur (figure 7). En l’absence de siphon, l’air extérieur s ’engouffre dans la tuyauterie et empêche l’évacuation des condensats, jusqu’à ce que la hauteur d’eau dépasse la valeur de cette pression statique négative.

Bac de réception des condensats

A

Vers puisard ventilateur à l'arrêt

a

Pression négative


B



Pression négative

Pas d'écoulement des condensats

Vers puisard b

au démarrage du ventilateur

Pression négative

B


C D

Vers puisard c

ventilateur en régime

Figure 8 – Niveaux d’eau dans le siphon suivant les différentes phases de fonctionnement du ventilateur

Or, comme la plupart des bacs de condensats ne peuvent contenir une telle quantité d’eau, ils débordent et les gouttelettes d’eau sont généralement entraînées par la vitesse d’air dans le ventilateur, puis dans la gaine. Il faut donc prévoir un siphon. La hauteur nécessaire de ce siphon dépend uniquement de la « pression statique négative » effective à la surface du bac de récupération. Pour monter correctement le siphon, nous devons tenir compte des trois phases de fonctionnement du ventilateur : ventilateur à l’arrêt, démarrage du ventilateur, ventilateur en régime.  Ventilateur à l’arrêt (figure 8 a )


Le niveau de la colonne A sera égal à deux fois la pression négative existant dans l’appareil en phase de fonctionnement.  Démarrage du ventilateur (figure 8 b )

L'air extérieur pénètre dans la tuyauterie

Figure 7 – Fonctionnement d’un bac d’évacuation des condensats sans siphon

BE 9 271 − 6

Le niveau des condensats B fluctuera au démarrage jusqu’à atteindre le maximum de dépression (égale à la dépression négative du système).  Ventilateur en régime (figure 8 c ) Le niveau des condensats B sera stabilisé à la valeur de la pression négative du système. La cote C devra être égale à au moins deux fois la valeur de cette pression négative.



Exemple : — dépression 400 Pa soit environ 40 mm CE ; — hauteurs A et C : 80 mm, soit hauteur totale D = 160 mm

Conseils de montage : — prendre une marge de sécurité pour inclure l’augmentation de dépression causée par l’encrassement des filtres ; — n’utiliser aucune réduction ; — prévoir un siphon sur l’évacuation ; — respecter une pente dans le sens de l’évacuation (tuyauterie) ; — prévoir une isolation pour éviter les condensations. Ne jamais raccorder la tuyauterie des condensats sans un écoulement visible. 

1.5 Caisson de bipasse Rôle et fonctionnement Le caisson de bipasse permet de limiter ou de faire varier la quantité d’air admise sur l’organe traitant. Il peut être monté sur une batterie chaude, une batterie froide ou un humidificateur. Pour influer sur la quantité d’air admise, le caisson de bipasse est doté d’un jeu de volets à action opposée et peut avoir deux utilisations : — moduler le débit d’air traité , donc assurer en quelque sorte une régulation ; la figure 9 d présente un bipasse monté sur un humidificateur ; — permettre une économie énergétique dans certains cas de séchage ou de forte déshumidification (piscines). 

1.6 Humidificateur Rôle et fonctionnement L’humidificateur sert à augmenter la teneur en eau de l’air traité, c’est-à-dire à augmenter l’humidité absolue. Pour qu’il y ait humidification, il faut un contact étroit et intensif entre l’air et la source d’humidité. Cette source d’humidité peut être : — de l’eau finement pulvérisée et projetée dans le flux d’air où elle se transforme en vapeur. Le changement d’état nécessite un apport de chaleur qui sera fourni par l’air traité (chaleur latente de vaporisation) ; 

— de la vapeur produite : • soit indépendamment dans un circuit de distribution alimenté par une chaudière de production de vapeur, • soit par un dispositif incorporé. Le tableau 3 regroupe les différents types d’humidificateur en fonction de la source d’humidité.

1.6.1 Humidificateurs adiabatiques Pulvérisation avec recyclage par pompe La pulvérisation consiste à propulser et pulvériser mécaniquement un jet d’eau (figure 9 a ). Avec l’humidificateur à pulvérisation avec recyclage par pompe, l’eau ne subit aucun traitement thermique. Après un certain temps de fonctionnement, la température de l’eau se confond avec la température humide de l’air . Le rendement (ou efficacité) est fonction : — de la finesse des gouttelettes d’eau, donc de la qualité de la pulvérisation ; — du temps de contact entre l’air et l’eau, donc de la dimension du caisson d’humidification. L’eau ayant une vitesse de chute donnée et la centrale une hauteur limitée, il peut être nécessaire de multiplier le nombre de rampes de pulvérisation afin d’augmenter le temps de contact. 

Ruissellement avec recyclage par pompe L’humidificateur à ruissellement avec recyclage par pompe (figure 9 b ) fonctionne comme suit : — l’eau ruisselle sur un support dont la surface est très importante ; — l’air circule à travers l’épaisseur de ce support et se trouve en contact avec la surface humide ; — l’eau s’évapore sous l’effet de la chaleur cédée par l’air. Comme pour l’humidificateur à pulvérisation, l’humidification est adiabatique. Ce type d’humidificateur est proposé en deux modèles standards : — efficacité à 60 % ; — efficacité à 85 %. 

Calcul de la consommation d’eau en recyclage par pompe En plus de la compensation due à l’eau évaporée, il est nécessa ire de prévoir un apport d’eau neuve afin de déconcentrer l’eau du bac. L’apport d’eau ne s’effectue pas grâce au débordement par le trop plein du bac. La méthode la plus e fficace consiste à créer un débit de purge en continu en aval de la pompe (figure 10). (0) 

Tableau 3 – Différents types d’humidificateur Types d’humidificateur

Fonctionnement Ils utilisent de l’eau qui est ensuite évaporée : la chaleur nécessaire est fournie par l’air qui se refroidit et, parallèlement, se charge en vapeur d’eau.

Humidificateurs adiabatiques

Sous-types Humidificateur à pulvérisation avec recyclage par pompe 



Humidificateur à pulvérisation à eau perdue

La transformation est « adiabatique » : il n’y a pas Humidificateur à ruissellement avec recyclage augmentation de l’enthalpie (chaleur totale) mais par pompe une modification du rapport chaleur sensible/chaleur latente apparaît. Humidificateur à ruissellement à eau perdue 



Ils utilisent directement la vapeur d’eau produite Humidificateur à vaporisation par générateur par un générateur centralisé (chaudière, sous-sta- centralisé tion d’un réseau de chauffage) ou par un système autonome intégré. Humidificateur à vaporisation par ébullition 

Humidificateurs à vapeur




BE 9 271 − 7


__________________________________________________________________________________________________

se ns

Rampe de pulvérisation avec gicleurs

de l

'ai

r

Séparateur de gouttes

Sens de l'air Contrôle de niveau

Pompe de recyclage Électrovanne d'alimentation

a

à pulvérisation avec recyclage pour pompe

Rampe de pulvérisation avec gicleurs

b

à ruissellement avec recyclage par pompe

Séparateur de gouttes

Sens de l'air Accessoirement, contrôleur de niveau agissant en sécurité Électrovanne d'alimentation Caisson de bipasse c

à pulvérisation à eau perdue

d

caisson de bipasse monté sur humidificateur adiabatique

Figure 9 – Humidificateurs adiabatiques

La consommation d’eau est la somme du débit d’eau évaporée et du débit de purge (figure 10) : D = E + B

Le débit de purge est fonction de la qualité de l’eau utilisée (pH, teneur en bicarbonate et en calcium). Les abaques de la figure 11 permettent de déterminer un facteur B / E en fonction de l’analyse chimique de l’eau. sens de l'air

Exemple : — entrée d’air : — sortie d’air : — débit d’air :

E (débit

d'eau évaporée)

+ 26 ˚C w = 4,2 g/kg AS + 19 ˚C w = 6,9 g/kg AS 2 500 kg/h ;

— qualité de l’eau : • pH : 7,2 • teneur en Ca2+ : 25 ˚Fr (degré français) ou 100 mg/L Ð • teneur en HC O3 : 100 mg/L — — — —

débit d’eau évaporée : 10−3 x (6,9 − 4,2) x 2 500 = 6,75 kg/h / E = 0,30 (lecture abaque) B déconcentration : 6,75 x 0,30 = 2,025 kg/h consommation d’eau : 6,75 + 2,025 = 8,775 kg/h

BE 9 271 − 8

D (consommation

d'eau) B (débit

Figure 10 – Recyclage avec débit de purge


de purge)


0,25

1,0

2,5

25

102

10

˚Fr 2 500

250

103

Ca2+ (mg/L) 104

104

) 2 L / 10 g m (

103

– 2 3

E a u i n a d a p t é e 5 , 0 2 , 0 1 , 0 0 , 5 B / E = 0 , 2 5

A l i m e n t a t i o n d i r e c t e

) L / g m ( – 3

O C H

O C

10

100

1,0

10

0,1

1,0

0 , 1

0,01 6

7 7,2

8

9

pH

Figure 11 – Abaques B / E en fonction de l’analyse chimique de l’eau

Pulvérisation ou ruissellement à eau perdue Pendant le fonctionnement de l’humidificateur à pulvérisation ou à ruissellement à eau perdue, l’eau est constamment renouvelée (figure 9 c ). Si la température de l’eau est sensiblement voisine de la tempéra ture humide de l’air, l’humidification est adiabatique. L’humidification à eau perdue est très onéreuse. La quantité d’eau pulvérisée, donc dépensée, est 10 fois plus importante que la quantité d’eau réellement absorbée, donc consommée. 

1.6.2 Humidificateurs à vapeur Vapeur par générateur centralisé Avec ce premier type d’humidificateur, la vapeur est produite indépendamment par générateur centralisé : chaudière, sous-station d’un réseau de chauffage... Le système d’alimentation regroupe (figure 12 a ) : — un réseau de canalisations de distribution ; — des organes de détente et de régulation ; — une évacuation de condensats ; — une rampe d’injection (centrale de traitement d’air) ou un diffuseur de gaine. 

Vapeur par générateur autonome Deux types d’humidificateur existent : — à résistances chauffantes (figure 12 b ) ; la variation du débit de vapeur étant réalisée par variation de la puissance électrique des résistances ; 

— à électrodes immergées (figure 12 c ) ; la variation du débit de vapeur étant réalisée par variation du niveau d’eau. L’eau sert de conducteur électrique. L’intensité, donc la puissance électrique, est proportionnelle à la surface mouillée des électrodes.

1.7 Ventilateur Rôle et fonctionnement Le ventilateur, ou motoventilateur, permet d’assurer l’écoulement continu de l’air : — dans la centrale de traitement d’air elle-même ; — dans le réseau de distribution d’air, par les gaines de soufflage ; — dans le réseau de reprise d’air, par les gaines d’aspiration. Il se compose de deux éléments principaux (figure 13) : — une roue, qui porte les aubes ; — une enveloppe, ou volute, qui canalise l’air déplacé par cette roue. Le ventilateur est centrifuge et véhicule l’air comme suit : — l’air est aspiré suivant une direction axiale, à travers une ouïe d’aspiration : • si la roue est simple, avec un seul orifice d’aspiration, nous l’appelons ventilateur « simple ouïe », • si la roue est double, avec deux orifices d’aspiration, nous l’appelons ventilateur « double ouïe » ; — l’air est évacué suivant une direction perpendiculaire à l’axe de rotation, à travers l’orifice de refoulement. 


BE 9 271 − 9


__________________________________________________________________________________________________

Tuyau à vapeur

Rampe à vapeur

Connecteur 20 broches

Vanne d'alimentation

Thermostat de sécurité

Filtre à eau

Vanne d'arrêt

Contact à flotteur niveau haut Cylindre d'ébullition Vapeur

Arrivée d'eau neuve Trop-plein

Canalisation

Cuve d'alimentation Résistance chauffante

Détendeur

Vanne de vidange Sac ou seau collecteur

Contact à flotteur niveau bas

ou

Régulateur

Siphon

Manchon de raccordement Évacuation des condensats

a

Évacuation sans contrepression

à générateur centralisé

b

à résistances

Régulateur Contacteur Carte électronique Rampe de diffusion Godet de remplissage et trop-plein Sonde de niveau haut Électrodes immergées Cylindre à vapeur

Vanne de vidange

Vanne d'admission Tamis et diaphragme

c

à électrodes

Figure 12 – Humidificateurs à vapeur

BE 9 271 − 10





— des aubes inclinées vers l’avant (aubes à action) ; — une courbe débit-pression relativement plate ; — une puissance absorbée qui baisse rapidement avec le débit d’air ; — un rendement maximal de 70 % ; — un fonctionnement silencieux ; — un débit d’air important pour un faible encombrement. La figure 14 b montre un exemple de courbes débit/pression d’un ventilateur basse pression pour de l’air à 15 ˚C et une pression de 101 325 Pa.

Ventilateur basse pression

Les ventilateurs basse pression (figure 14) ont pour caractéristiques :

Enveloppe Refoulement

Ventilateur moyenne pression Les ventilateurs moyenne pression (figure 15 a ) ont pour caractéristiques : — des aubes inclinées vers l’arrière (aubes à réaction) ; — une courbe débit/pression inclinée ; — un rendement important, qui peut aller jusqu’à 80 % pour certains modèles ; — un débit d’air peu dépendant des variations de pression de l’installation (partie verticale de la courbe). La figure 15 b montre un exemple de courbes débit/pression d’un ventilateur moyenne pression pour de l’air à 15 ˚C et une pression de 101 325 Pa. 

Aspiration Roue Volute Sens de rotation

Aubes

Figure 13 – Ventilateur centrifuge

) a P a d ( ) e r u s s e r p l a t o T ( e l a t o t n o i s s e r P

Courbe de pression en fonction du débit d'air pour une vitesse de rotation donnée

110 100 90

)

70

5

946

60

n o i t a t o r e

d e s

s e t i

V

r e u s s r e

6 5

6 3

669

6 1

601 5 5

5 7

5 9

2

4 5

6 10

p

D O ) k W ) ( d

u e i q m n a 4

2 1 o w e 0 P 1 e ( y é d b n 8 s o r o i 3 s 7 a b e s , P r 2 5 6 n c e a 2 5 i s s u 4 P , 1 5 SO simple ouïe 3 1 DO double ouïe , 5 2 0 7 , , 0 5 1 5 1

8 15

S O

7 b e a m o r y n 6 s 4 1 a b D ( r

788 747 710

SO

i c

6 9

473 423 378 334 267

0

)

887 835

535

0

DO

7 3

7 1

o r

d e e p S (

Puissance absorbée constante

7

)

n o i t a t

7 9 d B

1 014

n i m / r t (

80

) a P a 50 d ( ) e r u 40 s s e r p c 30 i m a n y D ( 20 e u q i m 10 a n y d 0 n o SO i s s e r P DO

Puissance sonore constante

7 7

6 7

10

20

12

14

25

5

16

30

18

35

Débit d'air (Air flow ) [(m3 /h) x 1 000] a

roue basse pression

b

courbes débit/pression d'un ventilateur basse pression

Figure 14 – Ventilateur basse pression


BE 9 271 − 11


__________________________________________________________________________________________________

Courbe de pression en fonction du débit d'air pour une vitesse de rotation donnée ) a P a d ( ) e r u s s e r p l a t o T ( e l a t o t n o i s s e r P

) n i

m / r t ( )

240

n o i t a t o r

220 200

d e e p

7 5

7

7

2 414

8 1

7 3

2 272

n o i t a t o

160

r e d e s

140

80

7

6 9

6

7

S O

6

5

6

7

D O W ) ) ( k d

8

e 1 6 b s o r b 4 1 a 4 e r 1 2 3 1 0 e ( P o w 5 , 8 r b é 2 2 6 7 a b s o 1, 5 e 1 4 s s a n c 7 , 5 0 i 3 5 u P 0, 2 0, 2 5 1 ,5 1 SO DO

1 203

5

6 3

5

9

1 075 946 835 747 601

40

Puissance absorbée constante

1

6 1

1 339 60

B

1 988

1 675 1 590 1 505

100

d

2 130

1 775

120

Puissance sonore constante

8 3

1 874

s e t i V

9

7

S

(

180

) a P20 a d e ( ) u e q r 0 i u m s a s n e r 40 y p d c n i 20 o m i s a s n y e r P D ( 0

2 698

2 556

SO simple ouïe DO double ouïe 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Débit d'air ( Air flow ) [(m3 /h) x 1 000]

a

roue moyenne pression

b

courbes débit/pression d'un ventilateur moyenne pression

Figure 15 – Ventilateur moyenne pression

1.8 Récupérateurs d’énergie C’est en hiver que le phénomène est le plus évident. L’air neuf pris à l’extérieur est à basse température (− 10 ˚C par exemple) et l’air vicié rejeté vers l’extérieur est à haute température (+ 20 ˚C en confort). Le récupérateur d’énergie (figure 16) est un dispositif qui permet un échange sans contact direct entre les deux airs : l’énergie contenue dans l’air extrait est transférée en partie vers l’air introduit. Cet échange génère des économies d’énergie. Sous le vocable de « récupérateurs d’énergie » sont regroupés différents types de matériels : — le récupérateur à deux batteries ;

BE 9 271 − 12

— le récupérateur « échangeur à plaques » ; — le récupérateur à caloduc ; — le récupérateur rotatif. Récupérateur à deux batteries Il est constitué de deux batteries à ailettes classiques, reliées entre elles par un circuit dans lequel circule un fluide caloporteur (antigel si nécessaire) mis en mouvement par une pompe de circulation (figure 17 a ). Une batterie est placée dans le circuit d’air extrait, l’autre dans le circuit d’air introduit. Les circuits d’air et d’eau sont disposés de manière à obtenir des circulations à contre-courant. Nous préférons utiliser le terme contre-courant plutôt que courant croisé ca r les batteries des récupérateurs ont généralement un minimum de 



4 nappes. La circulation d’eau s’effectue plus à contre-courant qu’à courant croisé. Le dispositif permet beaucoup de souplesse. Les batteries peuvent être incorporées dans la centrale de traitement d’air. Dans les cas plus complexes où il n’est pas possible de prévoir une implantation de l’extraction d’air dans le même local que le traitement d’air neuf, la jonction peut être hydraulique (figure 17 b ).

Dispositif de récupération d'énergie Air rejeté Local climatisé

Extérieur

–10 ˚C/90 % HR 32 ˚C/40 % HR Air neuf

20 ˚C/50 % HR (hiver) 25 ˚C/50 % HR (été) CTA

Le lecteur se reportera utilement à l’article spécialisé [B 9 545] dans le traité Génie énergétique [36].

Son fonctionnement est fondé sur un cycle condensationévaporation :

Figure 16 – Principe du récupérateur d’énergie

— le fluide s’évapore dans la partie chaude (évaporateur) ; — la vapeur formée va se condenser sur la partie froide (condenseur) ; — le retour du liquide de la partie froide vers la partie chaude se fait :

Purgeur

• par gravité : la partie condenseur doit se trouver au-dessus de la partie évaporateur (figure 18 a ), • par le biais d’une structure capillaire tapissant la paroi interne du tube ; dans ce cas, le caloduc peut également fonctionner en position horizontale, une inclinaison faible (7 à 8˚) favorisant le mouvement (figure 18 b ).

+20 ˚C

trait 50 % HR Air ex trait Air exidi o r f re

Les tubes sont assemblés en batteries, séparés en deux par une cloison étanche assurant la séparation des deux flux d’air. Les températures d’évaporation et de condensation sont très voisines et le fonctionnement est quasi isotherme. Le transfert a lieu uniquement par le biais de la chaleur latente de changement d’état.

Circulateur Soupape de sûreté Batterie de restitution de chaleur

Vase d'expansion



p u Air ne

Récupérateur à caloduc

Un caloduc est constitué d’une enveloppe métallique tubulaire comportant généralement des ailettes extérieures et contenant un fluide présent sous deux phases en équilibre (une phase liquide et une phase gazeuse).

HR humidité relative

Batterie de récupération de chaleur



uf Air naeuf fé h c é r

Récupérateur « échangeur à plaques »

C’est un échangeur constitué par empilage de plaques minces parallèles entre lesquelles circulent les deux flux d’air. L’air extrait cède sa chaleur à l’air introduit à travers les plaques.

f

Les flux d’air sont disposés de deux manières (figure 19) :

–10 ˚C 90 % HR

Vidange

a

batteries à ailettes classiques

Ventilateur de soufflage



Ventilateur d'extraction Air soufflé Air traité extrait Eau Pompe

Air neuf

b

— soit à courants croisés ; — soit à contre-courants.

Remplissage du circuit

Air rejeté

Récupérateur rotatif

Il est constitué d’une roue, entraînée à faible vitesse (10 à 20 tr/min). Cette roue comporte un nombre important de petits canaux qui laissent passer l’air. Un peu moins de la moitié de la surface frontale est raccordée sur le circuit « air extrait » ; un peu moins de la moitié de la surface est raccordée sur le circuit « air introduit » ; une faible surface sert à la zone de purge. Au cours de sa rotation, la partie réchauffée par l’air chaud vient restituer cette chaleur au flux d’air froid qui le traverse alors (figure 20 a ).

Circuit de transfert d'énergie à eau glycolée

Les canaux sont ainsi parcourus alternativement pa r les deux flux d’air.

centrale d'introduction et d'extraction séparées

La roue est généralement équipée d’un « secteur de purge » destiné à limiter le recyclage de l’air extrait. Pour faciliter cette action, il faut que le circuit « air extrait » soit en dépression par rapport au circuit « air introduit » (figure 20 b ). Le débit de purge ne dépend que de la pression différentielle entre les deux circuits.

Figure 17 – Récupérateur à deux batteries


BE 9 271 − 13


__________________________________________________________________________________________________

Récupération de chaleur

Sortie d'air réchauffé

Entrée d'air neuf froid (source froide)

n o e i t d a e s n n e o d Z n o c

Vapeur

Transfert de chaleur

(source chaude)

Liquide

Entrée d'air extrait chaud

Sortie d'air refroidi

a

Transfert de chaleur

(source chaude)

n o i t e a r n o o p Z a v é ' d

r Air

té eje

caloduc vertical

Secteur de purge f neu Air

Récupération de chaleur

Cloison

Moteur Entrée d'air extrait chaud

Sortie d'air réchauffé Liquide Structure capillaire

Vapeur Liquide

Courroie d'entraînement

Entrée d'air neuf froid (source froide)

Sortie d'air refroidi Zone d'évaporation

a

principe du récupérateur à roue

Zone de condensation b

caloduc horizontal

Gaine

Figure 18 – Récupérateur à caloduc

Air extrait

Flux de purge

Intérieur Air neuf Épaisseur de "plaque"

Écartement

Air extrait Air neuf préchauffé

Section de purge

Air soufflé Air extrait

Air rejeté

Sens de rotation

Air neuf

Air extrait refroidi Air neuf Extérieur

a

échangeur à courants croisés

b

échangeur à contre-courant

Figure 19 – Les deux types de récupérateurs « échangeur à plaques »

BE 9 271 − 14

Étanchéité Roue

b

principe de purge

Figure 20 – Récupérateur rotatif



chaleur. L’un de ces deux métaux est généralement l’invar à très faible coefficient de dilatation. De ce fait, le bilame, soumis soit au chaud, soit au froid, s’incurve. Il établit ou coupe le circuit électrique par l’intermédiaire de contacts fixes et mobiles. Réglage de consigne

Aimant

Réglage du seuil

Sondes de température La sonde de température pour le traitement d’air utilise le principe de la variation de résistance électrique en fonction de la température. Le tableau 4 regroupe les différents types de sondes. 

Sondes d’humidité relative Les sondes d’humidité relative et les hygrostats utilisent les mêmes principes : — type selfique (figure 22 a ) : la variation de longueur du matériau hygroscopique déplace un noyau métallique à l’intérieur d’un entrefer ; — type résistif (figure 22 b ) : la résistance électrique du gel hygroscopique varie en fonction de l’humidité relative ; — type capacitif (figure 22 c ) : les molécules d’eau absorbées par le diélectrique polymère modifient la valeur de la capacité. La valeur de la self, de la résistance ou de la capacité est transformée en une tension continue. Le tableau 5 compare les différents principes de sonde. 

Pastille de fer Affichage de consigne

Figure 21 – Thermostat à bilame

2. Régulation

Sondes de pression différentielle Les sondes de pression différentielle et les pressostats utilisent le même principe. La pression différentielle déplace une membrane. Ce déplacement change la position du contact ou fait varier la tension de mesure. 

2.1 Capteurs Nous n’évoquerons ici que les organes utilisés pour la régulation en traitement d’air. Thermostats Le bilame (figure 21), qui est l’élément sensible, est formé de deux parties métalliques se dilatant différemment sous l’effet de la 

Sondes de qualité d’air Les sondes de qualité d’air mesurent la concentration soit de gaz carbonique, soit de la pollution de l’air (émanations humaines, fumées, évaporations de cuisine, etc.). 

(0)

Tableau 4 – Différents types de sondes de température Principe

Type

Explication

Particularités

La résistance diminue lorsque la température augmente  La variation n’est pas linéaire ; il faut placer une résistance en Coefficient de température négatif parallèle, mais ce principe diminue la sensibilité (50 Ω /K)  Utilisée par certains constructeurs  La résistance augmente lorsque la température augmente  La sensibilité se situe vers 10 Ω Coefficient de température positif /K  Utilisée pour certains automates  La résistance augmente lorsque la température augmente  Sensibilité de l’ordre de 0,39 Ω /K  Linéarité excellente  Fidélité et interchangeabilité Platine pur de résistance 100 Ω à 0 ˚C  Raccordement par 4 fils pour s’affranchir de la résistance de ligne  Chère  Courant en gestion technique du bâtiment  La résistance augmente lorsque la température augmente  Sensibilité de l’ordre de 6 Ω /K Nickel pur de résistance 1 000 Ω à 0 ˚C  Linéarité bonne  Utilisée par plusieurs constructeurs pour sa sensibilité 

CTN Thermistance CTP

PT100 Métallique

Ni 1 000


BE 9 271 − 15


Ressort Palette Circuit mobile magnétique

__________________________________________________________________________________________________

Alimentation Détecteur résistif

Circuit électronique adaptateur Matériau hygroscopique

Alimentation

Signal : tension continue

Circuit électronique conditionneur

Mesure du déplacement

a


Surface recouverte d'un gel hygroscopique

à effet selfique

b

à effet résistif

Alimentation

Détecteur capacitif

Circuit électronique conditionneur

c


à effet capacitif

Figure 22 – Sondes d’humidité relative

(0)

Tableau 5 – Comparaison des sondes d’humidité relative Type

Avantages Simple  Sensible  N’est pas détériorée en cas de forte humidité relative  Étalonnage possible pour combler la dérive

Inconvénients

Remarques



Selfique

Faible précision (5 %)

Est utilisée par certains constructeurs





Fabrication délicate  Manque de sensibilité  Faible précision (5 à 10 %)  Lorsque le gel hygroscopique est saturé, la mesure reste erronée ; le retour à une mesure correcte est lent  Étalonnage de la dérive très difficile à réaliser  Doit être alimentée par un courant alternatif  Faible précision (5 %)  Lorsque le diélectrique est saturé, la mesure reste erronée ; le retour à une mesure correcte est lent  Étalonnage de la dérive très difficile à réaliser 

Résistif

Capacitif

 

Simple Sensible

 Les molécules de gaz carbonique sont mises en vibration par les rayons infrarouges modulés de longueur d’onde 4,25 µm. La sonde mesure la pression acoustique obtenue dont la valeur est proportionnelle à la concentration de gaz car bonique.

BE 9 271 − 16

N’est pratiquement pas utilisée en climatisation



Est utilisée par certains constructeurs



 La sonde de pollution d’air mesure la variation de résistance d’une plaque d’oxyde stannique. Les molécules de cette plaque chauffée sont oxydées ou réduites modifiant ainsi la conductivité du capteur. La sensibilité est proche de celle de l’odorat humain.



Emplacements possibles

a

local court

b

local long

Figure 23 – Zone de contrôle de la sonde de présence Figure 25 – Emplacement d’une sonde d’ambiance

(0)

Tableau 6 – Emplacement à éviter pour une sonde d’ambiance

Deux résistances thermométriques identiques

Type d’influence

Vers pont de Wheatstone

Exemples 

Au-dessus de la télévision, d’une lampe, d’un fer à repasser...

Chauffage Alimentation Air

En face d’une fenêtre (soleil)



Source de chaleur étrangère



Contre une paroi chaude



Derrière une cheminée

Au-dessus d’un radiateur, d’un convecteur 

Figure 24 – Sonde de vitesse d’air

Près d’un tuyau de chauffage ou d’eau chaude sanitaire 

Sondes de présence Les sondes de présence utilisent le principe du rayonnement infrarouge passif. Toute fluctuation de la radiation infrarouge est détectée. La sonde contrôle toute la pièce grâce à plusieurs faisceaux rapprochés (figure 23). 

Sondes de vitesse Les sondes de vitesse (figure 24) utilisent le principe du fil chaud. La vitesse est mesurée en chauffant un détecteur de température soumis au vent. Un autre détecteur de température non ventilé sert de référence.

Source de froid étrangère



Contre un mur donnant sur l’extérieur



Sur le chambranle d’une porte

Près d’une porte donnant sur un local plus froid 



Derrière un tableau



Derrière un rideau ou une tenture



Dans un placard



Dans une niche ou un coin



Sur une étagère



Choix de l’emplacement des sondes La condition indispensable pour obtenir une régulation correcte est de disposer avant tout de mesures exactes. Même le régulateur le plus perfectionné ne peut déterminer si le « renseignement » donné par la sonde est correct ou erroné. La sonde doit être accessible à tout moment, sa maintenance doit être assurée.  Les sondes d’ambiance doivent être placées à environ 1,5 m du sol dans la zone de séjour représentative de la pièce. En traitement d’air, il faut éviter les zones peu ou mal irriguées (figure 25). Le tableau 6 donne les zones à éviter où la mesure serait modifiée par une influence perturbatrice.  Les sondes de présence ne doivent pas être directement ou indirectement (reflets) exposées au rayonnement solaire, aux surfaces chaudes (radiateurs, par exemple) (figure 26 a ). Il faut éviter les zones mortes (figure 26 b ) non captées par la sonde ; un montage bas est préférable (entre 1,2 et 2 m).  La sonde de reprise (placée dans la gaine de reprise d’air) doit être placée proche du local à réguler pour diminuer tout temps mort.  La sonde de soufflage doit être positionnée à une distance minimale après un obstacle (tableau 7).

Dissimulation de la sonde



Tuyaux ou gaines électriques encastrés arrivant vers (ou) derrière la sonde (à obturer) 

Ventilation parasite

Les sondes de gaine doivent être placées au centre de la gaine. Si le capteur de température sert de thermostat ou de sonde antigel au préchauffage placé au ras de la batterie ou monté dans une gaine de grande section, il faut utiliser un capteur à capillaire. Toute la longueur serpente dans la gaine. 

2.2 Différents types de régulation Nous allons aborder individuellement chaque type de régulation (température, humidité, etc.) dans un souci de meilleure clarté. Lor sque plusieurs régulations agissent sur le même organe (exemple, température et humidité sur la batterie froide), c’est la plus forte demande qui agit.


BE 9 271 − 17


__________________________________________________________________________________________________

(0)

Tableau 7 – Emplacement de la sonde de soufflage en gaine Type de sonde

Distance (1)

Température ou humidité relative

0,5 à 1 m

Vitesse

> 6 D

Température

1 à 3 D

Humidité relative

5 à 10 D

Vitesse

1 D

Température

1m

Humidité relative

1à5m

Vitesse

1 D

Température

5 à 10 m

Humidité relative

5 à 10 m

Vitesse

1 D

Coude

Vitesse

> 6 D

Divergent

Vitesse

> 6 D

Piquage

Vitesse

> 6 D

Convergent

Vitesse

3 D

Redresser ou grille

Vitesse

1 D

Filtre

Vitesse

1 D

Obstacle Ventilateur

Batterie

a

la sonde est gênée par des sources de chaleur

Humidificateur adiabatique

Humidificateur à vapeur

m 2 , 1

b

2 ab (1) D est le diamètre équivalent en gaine rectangulaire = ------------- ( a et b sont a + b les côtés)

montage de la sonde de présence

Figure 26 – Emplacement d’une sonde de présence

Air neuf Local T

Dans certains cas, des priorités sont données, nous aurons toujours dans l’ordre :

R

T Sonde à la reprise

— les actions antigels (dans l’ordre : ouverture des vannes sur l’eau chaude, fermeture de l’air neuf, arrêt des ventilateurs, ouverture des vannes sur l’eau glacée) ; — les actions de limitation de soufflage (fermeture des vannes ou registres concernés) ;

Sonde d'ambiance

R régulation T température a

organes contrôlés en régulation de température

— les actions dues à la qualité de l’air (ouverture de l’air neuf) ; — les actions dues à la présence (ouverture de l’air neuf) ; — les actions de régulation. Les sondes peuvent être placées en ambiance ou en reprise, les actions de régulation ne changent pas. Les actions sur les organes de réglage peuvent être de type progressif ou par tout ou rien. 

e v i s s e r g o r p n o i t c A

Chauffage

Consigne

Température

Le régulateur commande l’organe de froid ou de chaud en fonction de la température ambiante ou de reprise (figure 27 a ). Une zone neutre entre les deux actions permet d’obtenir deux consignes différentes (figure 27 b ).

BE 9 271 − 18

Zone neutre

b

Rafraîchissement

Température

actions en régulation de température

Figure 27 – Régulation en température



(0)

Tableau 8 – Actions sur les registres en système économiseur en température seule

Air neuf Local

RH

TH

RT

Sonde d'ambiance

Comparaison des températures

Actions sur les registres

Extérieure > reprise

Modulation du taux d’air neuf selon la demande de chaud Modulation du taux d’air neuf selon la demande de froid

Extérieure < reprise

TH Sonde à la reprise RH régulation de l'humidité relative RT régulation de température TH sonde de température et d'humidité a

e v i s s e r g o r p n o i t c A

organes contrôlés en régulation de température et d'humidité relative

Humidification

Zone neutre

Consigne

Déshumidification

Humidité relative

Système économiseur Le système économiseur permet d’utiliser l’énergie la plus économique entre l’air repris et l’air extérieur pour répondre aux demandes des régulations. Un ventilateur d’extraction et un caisson de mélange double effet est ajouté à la composition de la centrale de traitement d’air (cf. figure 3). En régulation de température seule, la comparaison s ’effectue sur la température (extérieure et de reprise ou ambiante). En régulation de température et d’humidité, la comparaison s’effectue sur l’enthalpie. L’enthalpie est calculée par le régulateur à partir des mesures de température et d’humidité relative. La régulation de l’économiseur compare les énergies et place les registres selon les demandes de régulation. Les tableaux 8 et 9 donnent l’action du régulateur économiseur en température (tableau 8) et en température et humidité (tableau 9). 

Débit d’air La régulation par variation de débit d’air s’appelle aussi à volume d’air variable (VAV). Elle est économique car : — elle fait varier la puissance du ventilateur (gain sur le coût de consommation) ; — le débit est calculé sur le plus fort besoin de froid simultané et non sur la somme des besoins maximaux (gain sur le coût d’installation). La régulation de température de la pièce agit : — directement sur le débit d’air (figure 30 a , p. 22) ; — sur la consigne de la régulation de vitesse d’air (figure 30 b ). Ce principe anticipe la réaction et ainsi s’affra nchit de toute variation de la pression d’air dans la gaine. L’air primaire (figure 31, p. 22) est traité en température (chaud ou froid) et en humidité (humidification). La déshumidification n’est pas assurée. L’humidification est régulée par une valeur moyenne de tous les locaux. Comme le débit d’air soufflé est variable, il faut modifier l’ouverture du registre d’air neuf pour maintenir un ta ux de renouvellement d’air constant. Cela est réalisé par une régulation de vitesse d’air. La variation de débit d’air primaire est régulée par la mesure de la pression d’air en gaine de soufflage. La sonde est placée dans le premier tiers de la gaine. Si la gaine est longue, une seconde sonde, placée en bout de gaine, modifie la consigne de la régulation de débit et ainsi économise l’énergie consommée par le ventilateur. La variation de débit d’air primaire peut être réalisée par : — un registre ; — des inclineurs intégrés au ventilateur centrifuge ; — une variation en fonctionnement de l’angle des pales du ventilateur hélicoïde ; — une variation de la vitesse de rotation du ventilateur (généralement par variateur de fréquence). La figure 32 (p. 22) compare les puissances absorbées des différents systèmes de variation de débit d’air. 

b

actions en régulation d'humidité relative

Figure 28 – Régulation de l’humidité relative

En régulation de température seule, la batterie de chauffage est placée en premier, elle assure la protection antigel de la batterie froide. Dans le cas d’une batterie électrique et d’une batterie à détente directe, il est préférable de placer la batterie à détente directe en premier, le rayonnement des résistances pouvant perturber le circuit frigorifique. 

Humidité relative

La régulation d’humidité relative est généralement accompagnée de la régulation de température. Afin de pouvoir maintenir à la fois les valeurs de température et l’humidité, la batterie froide doit être placée en amont de la batterie chaude (figure 28 a ). Une batterie de préchauffage antigel peut être placée en amont de la batterie froide. Une zone neutre entre les deux actions permet d’obtenir deux consignes différentes (figure 28 b ). La batterie froide refroidit et déshumidifie l’air pour maintenir l’humidité. La batterie chaude réchauffe l’air pour maintenir la température. La figure 29 montre l’évolution de l’air sur le diagramme de l’air humide (cf. aussi figure 11 article [BE 9 270]). Si le mélange air neuf-air repris peut avoir une température négative, une batterie de préchauffage antigel est nécessaire. Elle est commandée par deux régulations : — en priorité, par la régulation de sortie d’air de la batterie réglée vers 5 ˚C ; — en second, par la régulation de la température ambiante ou de reprise.


BE 9 271 − 19


__________________________________________________________________________________________________

) c 9 e s r i a 5 g 3 k 8 / l a c ) k ( c e e i s 7 0 p r l i 3 a a h g t k n / E J k 6 ( 5 e i 2 p l a h t n E

5 0 2 4 5 1

5 4

% 0 0

= 1 ε

0 = 9

ε

=

15

0 8

ε

=

0 7

ε

=

6 0

ε

ε

5 0

=

4 0

ε

Air soufflé

Air ambiant

10

=

ε

Sortie batterie chaude

0

Air -5 extérieur

°

Volume spécifique (m3 /kg d'air sec)

- 6 -5 - 4 - 3 - 2 - 1 0 0,760

1

0,770

2

3

4

0,780

5

6

7

8

0,790

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

0,800

0,810

a

) c e s r i a g k / l a c 2 k 1 ( 0 ) e i c 5 p e l s a r h i 1 t a 1 n E g k / 5 J 4 k ( e i p l a h t n E 15

0,820

0,830

0,840

0,850

0,860

cycle d'hiver

20 % 0 0 1 0 = 9 ε = ε

0 = 5

ε

0 = 8 ε

=

Air extérieur

Air mélangé

0 7

ε

=

0 6

ε

Air ambiant

=

4 0

ε

10

Température ( C) °

Volume spécifique (m3 /kg d'air sec)

8

9

ε

Sortie batterie froide

=

3 0

Air soufflé

ε

=

2 0

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

0,800

0,810

0,820

0,830

b

0,840

0,850

0,860

0,870

0,880

cycle d'été

Figure 29 – Évolution de l’air sur le diagramme de l’air humide

BE 9 271 − 20

3 0

Air mélangé

5

Température ( C) - 7

=


0,870


(0)

Tableau 9 – Actions sur les registres en système économiseur en température et d’humidité relative Nature de la demande de la régulation de température

Nature de la demande de la régulation d’hygrométrie

Comparaison des enthalpies

Production de froid chère

Production de chaud chère

Pas de demande

Pas de demande

Quelle que soit la comparaison

Air neuf en position minimale


Pas de demande

Demande d’humidification


Modulation du taux d’air neuf sur la valeur de la demande d’humidification









Modulation du taux d’air neuf sur la valeur de la demande de déshumidification



Modulation du taux d’air neuf sur la valeur de la demande de chaud









Modulation du taux d’air neuf sur la valeur de la demande de froid



Modulation du taux d’air neuf sur la valeur maximale entre les demandes de chaud et d’humidification

Modulation du taux d’air neuf sur la valeur maximale entre les demandes de chaud et d’humidification




















Modulation du taux d’air neuf sur la valeur maximale entre les demandes de froid et de déshumidification

Modulation du taux d’air neuf sur la valeur maximale entre les demandes de froid et de déshumidification

Pas de demande

Demande de chaud

Demande de déshumidification

Pas de demande

Demande de froid Pas de demande

Demande de chaud

Demande de chaud

Demande d’humidification

Demande de déshumidification

Demande de froid Demande d’humidification

Demande de froid Demande de déshumidification


BE 9 271 − 21


__________________________________________________________________________________________________

Air soufflé

Local

Registre ou diffuseur réglable

R Sonde d'ambiance

T T

Air repris

a

) % ( e é b r 160 o s b a 140 e c n a s 120 s i u P

r e s t

v

80

o t

Registre ou diffuseur réglable

40 Local

V

20 RV

R

m u r

s e l i n t e s I n c n e v i à u c e

T

n u e

i r e

e

l e b

a s s e c

q i a u f r é a r i q l v d e u n s o a p r a i a t i a é V a r e s à P a l

0

Sonde d'ambiance

T Air repris

t e l a i t e n

e t r i s e g R r e u

60

Sonde de vitesse d'air

n

i o t a c à u r

i

e g R

régulation de température par variation de débit d'air

Air soufflé

t l a i n t e v

100

Sonde à la reprise

c t io r é a

n

r à e u

20

e

n é

Inclineur moteur à 2 vitesses

e

a n c

i s s P u

40

60

80

100 Débit (%)

Sonde à la reprise

Figure 32 – Comparaison des systèmes de variation de débit b

T R V RV

régulation de température par variation de la consigne de régulation de vitesse d'air

sonde de température régulation de température sonde de vitesse et d'air régulation de vitesse d'air

La régulation de qualité d’air permet de maintenir un air sain tout en minimisant le débit d’air neuf. La régulation de qualité d’air en climatisation ne peut pas être employée comme système de sécurité.

Figure 30 – Régulation de température par variation de débit d’air et par variation de la consigne de la régulation de vitesse d’air

Air neuf V RV Servomoteur

T

Air soufflé

RT RH H

Air repris

H sonde d'humidité RH régulateur d'humidification T sonde de température RT régulateur de température V sonde de vitesse d'air RV régulateur de vitesse d'air

Figure 31 – Composition de la centrale de traitement d’air primaire



Qualité d’air

Dans certains locaux comme les salles de réunions, les cinémas, les magasins, les restaurants, les cuisines, etc., l’occupation ou la pollution interne varient fortement.

BE 9 271 − 22

La régulation agit selon le taux de pollution sur le débit d’air neuf : — par un caisson de mélange air neuf/air repris ; — par la variation du débit d’air dans le cas d’une centrale de traitement d’air tout air neuf. La commande d’air neuf par la qualité d’air est : — prioritaire sur la régulation de température ou humidité ; — non prioritaire sur le contrôle antigel. 

Présence

Certains locaux sont occupés de façon aléatoire comme les salles de réunion ou de classe, les restaurants, les chambres d’hôtels, les bureaux occupés par des personnes se déplaçant beaucoup, etc. Le chauffage ou le rafraîchissement ne peut pas être programmé de façon optimale. La sonde de présence réagit automatiquement en cas de présence. Elle est temporisée à l’enclenchement et au déclenchement pour éviter toute mise en route ou arrêt intempestif. Un régulateur reçoit les informations de la sonde de présence et d’une horloge. Il change la consigne de régulation de température : — en régime « réduit » (hors occupation possible). La régulation maintient la salle en hors-gel l’hiver. En été, l’installation est arrêtée ; — en régime « inoccupation » (occupation possible mais pas de présence), la régulation maintient la salle à une température intermédiaire (par exemple 16 ˚C en hiver et 30 ˚C en été) ; — en régime « occupation » (présence de personnes), la régulation maintient la salle à la température de confort (19/20 ˚C en hiver, 25/27 ˚C en été). L’admission du minimum d’air neuf hygiénique est autorisée.



3. Réseau aéraulique

Matériau

C’est le maillon important. Dans un système de climatisation, l’air joue le rôle de fluide caloporteur. Il est donc nécessaire d’assurer les liaisons entre les composants (centrale de traitement d’air, ventilateur d’extraction, etc.) e t les locaux desservis : — — — —

distribution de l’air traité ; reprise de l’air recyclé ; évacuation de l’air extrait ; amenée de l’air neuf à la centrale de traitement d’air.

Ces liaisons comportent les éléments suivants : — des ventilateurs (incorporés ou non dans la centrale de traitement d’air) ; — des gaines de distribution ; — des clapets ou registres pour le réglage ou la sécurité ; — des bouches ou grilles de diffusion, de transfert ou de reprise. Chacun de ces éléments doit être choisi et calculé dans un projet d’ensemble, en tenant compte des impératifs de l’installation.

3.1 Gaines Le réseau de gaines s’étudie dès le début du projet par un travail d’équipe : — avec l’architecte, au moment de la conception du bâtiment (création) ou de l’étude d’implantation (rénovation) ; — avec l’utilisateur, afin de connaître le type de locaux traversés et les ambiances correspondantes (détermination du meilleur tracé). Le choix du matériau est influencé par différents facteurs : — la qualité des ambiances traversées (température, humidité, propreté, composition chimique, niveau sonore) ; — le prix de revient et les frais d’entretien ; — l’incidence du dimensionnement sur les pertes de charge et l’énergie dépensée. Le tableau 10 recense les principaux matériaux utilisés pour les gaines. Le choix de la section de la gaine (circulaire, rectangulaire ou carrée) dépend : — du type de matériau utilisé ; — du lieu d’installation (place disponible) ; — du type de raccordement aux ventilateurs, grilles et bouches. Les abaques de pertes de charge sont établis généralement pour des gaines à section circulaire. Pour les autres configurations, nous utilisons la notion de diamètre équivalent (ou diamètre hydraulique) : 2ab D = ------------a + b avec

(0)

Tableau 10 – Matériaux utilisés pour les gaines

D

diamètre équivalent (mm),

a et b

cotes de la gaine (mm).

Pour une gaine carrée : D = a.

Utilisations principales de ce type de gaine

Bois, contreplaqué

Rarement utilisé car inflammable, peut être employé pour son esthétique Matière plastique Gaine circulaire de petit diamètre jusqu’à 350 mm, utilisée pour sa faible perte de charge mais n’a aucune atténuation acoustique Acier (noir, inoxydable, Utilisé dans toutes les dimensions pour galvanisé) sa rigidité, sa mise en œuvre facile. Nécessite une isolation thermique. N’a aucune atténuation acoustique sans revêtement intérieur Aluminium Remplace l’acier pour sa légèreté dans les cas difficiles Panneaux de fibres de Utilisés pour leur légèreté, leur isolation verre thermique et acoustique. Leur fabrication s’effectue généralement sur le chantier Toile ou tissu Utilisé directement dans l’ambiance à traiter. Sert de diffuseur d’air grâce à ses pores Béton, briques Utilisés pour les très grosses installations (dimension de gaines dépassant 2 m). Le béton peut être lisse ou brut de décoffrage Le dimensionnement des gaines se détermine à partir de la vitesse admissible dans les divers tronçons. Le choix de la vitesse est lié à des critères techniques (pertes de charge) mais également architecturaux et économiques : — la nature de l’installation : • confort, • industrie, • locaux spécifiques (studio d’enregistrement, auditorium, théâtre...) ; — la position du tronçon : • locaux occupés, • gaine technique, • ateliers ; — les facteurs économiques : • choix d’une grande vitesse d’où une section réduite, de fortes pertes de charge et une consommation électrique élevée, • choix d’une petite vitesse d’où une grande section, de faibles pertes de charge et une consommation réduite. Le tableau 11 donne des valeurs moyennes qui peuvent servir de base au niveau de la préétude.

3.2 Bouches Les bouches sont des orifices qui permettent d’introduire ou d’évacuer l’air (figure 33). Le tableau 12 fait apparaître un classement des principales bouches en introduction d’air (soufflage). Il est basé sur l’expérience. Les bouches d’introduction (soufflage) se sélectionnent en fonction : — du débit d’air ; — de la portée de l’air soufflé ; — des caractéristiques du local ; — du niveau sonore requis ; — de la perte de charge admissible ; — des critères architecturaux et économiques (confort, industrie, locaux spécifiques, coût).


BE 9 271 − 23


__________________________________________________________________________________________________

(0)

Tableau 11 – Vitesses moyennes optimales recommandées dans les différents tronçons d’une installation de climatisation Installations Type

Genre

Climatisation de type individuel

Destination

Conduit

500 à 1 000 1 000 à 3 000 3 000 à 5 000 5 000 à 10 000

Appartements, pavillons, salle de réunion, local ordinateur, boutique, etc. Installations centralisées

Locaux résidentiels Locaux publics Locaux industriels

Locaux résidentiels

Climatisation de confort

Débit maximal d’air traité (m3 /h)

Installations semicentralisées Locaux publics

Conduit à basse vitesse Conduit à moyenne vitesse Conduit à grande vitesse Conduit à moyenne vitesse Conduit à grande vitesse

Locaux industriels

Grillage antivolatile

Vitesse recommandée (m/s) Conduit principal

Conduit secondaire

1à3 3à5 3à5 5à7 3à5

1 1à2 1à3 1à3 1à3

5à7 5 à 10 3à7

1à3 2à5 3à5

5 à 10

3à5

10 à 20

5 à 10

5 à 10

3à5

10 à 25

5 à 10

7 à 12

3à7

Pare-pluie

Cadre

b

a

prise d'air extérieur ou rejet d'air

c

grille de soufflage

grille de reprise

d

grille de transfert

Figure 33 – Différentes sortes de grilles

BE 9 271 − 24



(0)

Tableau 12 – Classification des bouches de soufflage Type de bouche

Débit d’air soufflé Q

Différence de température maximale entre l’ambiance et le soufflage en froid

(m3 /h par m2 de plancher)

Taux de brassage maximal Q /3 pour une hauteur de local de 3 m en nombre de volumes du local par heure (m3 /h/m3)

Charge sensible maximale 0,34 Q ∆ t

Vitesse résiduelle moyenne dans la zone de confort

(K)

(W par m2 de plancher)

(m/s)

Grilles (figure 33)

11 à 21

7

8

57

0,125 à 0,175

Bouches linéaires (grilles ou diffuseurs figure 34 a )

14 à 36

12

8

98

0,1 à 0,175

Diffuseurs plafonniers circulaires ou carrés (figure 34 b )

16 à 90

30

11

330

0,1 à 0,25

Plafonds perforés

18 à 180

60

11

670

0,005 à 0,15

∆ t

Les bouches d’évacuation d’air (reprise, extraction, transfert) se sélectionnent en fonction : — du débit d’air ; — du niveau sonore requis ; — de la perte de charge admissible ; — des critères architecturaux et économiques (confort, industrie, locaux spécifiques, coût). La figure 34 c , montre un diffuseur à basse vitesse (< 0,6 m/s). Lorsqu’il est posé au sol, il permet une diffusion de l’air par déplacement. En rafraîchissement, il utilise la stratification afin de ne traiter que la hauteur du local où se trouve la zone de confort.

— un équilibre qui s’établit entre les couches : la hauteur de la couche de séparation entre air neuf et a ir pollué varie en fonction du volume d’air amené pour compenser la charge thermique. Si le volume d’air neuf augmente, la hauteur de la zone se déplace vers le haut (figure 36 c ). Il n’y a pas de mélange .

3.3 Systèmes de diffusion



Deux systèmes de diffusion sont principalement utilisés en climatisation. Diffusion par dilution ou induction ou mélange C’est le mode de diffusion le plus couramment utilisé (figure 35). L’air est introduit à une vitesse suffisante pour : — se mélanger à l’air du bocal dont il entraîne une partie par induction ; — atteindre la zone occupée. Il faut jouer sur les emplacements respectifs du soufflage et de la reprise pour obtenir un balayage efficace de la zone à traiter.

Le mouvement du flux d’air est quasi unidirectionnel. Les débits sont plus importants que pour la diffusion par dilution (2 à 5 fois). La température de soufflage est inférieure de celle de l’ambiance de seulement 0 à 6 K. La vitesse de soufflage est faible (< 0,6 m/s). Particularité des salles propres

Dans les salles propres, le taux d’empoussièrement est contrôlé. La filtration est dite « absolue ». Le flux d’air est laminaire (figure 37) ou laminaire partiel (figure 38), p. 28.



Diffusion par déplacement ou transfert (figure 36) Les principes fondamentaux qui régissent la diffusion par déplacement sont : — l’action des forces thermiques qui favorise l’effet ascendant de l’air chaud par création de couches d’air de densité et de température différentes (figure 36 a ) ; — l’action ascendante de l’air chaud qui entraîne l’air pollué vers les couches supérieures hors de la zone d’occupation (figure 36 b ) ; 

4. Conclusion Suivant le résultat désiré, chaque élément d’un système de conditionnement d’air peut aller du plus simple au plus complexe : — la centrale de traitement d’air peut être un simple aérotherme comme être munie d’un système économiseur ou d’un récupérateur d’énergie ; — la régulation peut être composée d’un thermostat comme d’un automate en relation avec une gestion centralisée ; — le réseau aéraulique peut se résumer à une bouche ou grille comme être équipé d’un système à débit ou volume variable.


BE 9 271 − 25


__________________________________________________________________________________________________

Longueur de fente

a

b

c

bouche linéaire

diffuseurs plafonniers

diffuseurs basse vitesse

Figure 34 – Bouches linéaires, diffuseurs plafonniers et diffuseurs basse vitesse

Air induit Air soufflé

Courants de convection

Figure 35 – Diffusion par dilution

BE 9 271 − 26



a

b

c

Figure 36 – Principe de la diffusion par déplacement avec une visualisation de la couche limite

Plafond diffuseur Mur diffuseur

Mur de reprise a

flux horizontal

Faux plancher de reprise b

flux vertical

Figure 37 – Flux laminaire


BE 9 271 − 27


__________________________________________________________________________________________________

Soufflage par plafond perforé Possibilité de jupe directrice pour canaliser le flux d'air

Figure 38 – Flux laminaire partiel, soufflage par plafond diffuseur et reprise par bouches en périphérie

BE 9 271 − 30 28


be9271.pdf

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