Équipements de ventilation à Genève et ses environs

Dans les absorbeurs acoustiques, le silencieux à absorption est le plus utilisé dans les installations de ventilation et de climatisation. Physiquement, l’énergie acoustique du signal sonore est absorbée par les parois et convertie en chaleur.

Le principe consiste à faire circuler l’air entre des plaques de matériau absorbant, appelées baffles (garnie de plaques métalliques dans le cas des silencieux pour basse fréquence). L’atténuation acoustique d’un silencieux est fonction de l’épaisseur des baffles, de l’écartement entre deux baffles et de la longueur de ces derniers.

Il existe également des baffles cylindriques dans lesquels le matériau absorbant est recouvert d’un tube  perforé. Ceux-ci ne permettent pas une atténuation aussi importante que leurs homologues rectangulaires, mais provoquent moins de pertes de charges. Pour les plus grands diamètres, ce type de silencieux est en outre équipé d’un cylindre central (appelé bulbe) pour augmenter ses performances.

Les silencieux actifs

Les extracteurs d’air sont placés sur la toiture sont conçus  pour s’adapter facilement sur le couronnement des conduits. Ils sont destinés à l’extraction de l’air vicié, soit directement, soit via un conduit vertical. On parle généralement.

L’absorption acoustique active est une nouvelle technologie pleine de promesses. Le principe est de créer à l’aide d’un circuit électronique une onde déphasée par rapport à l’onde acoustique qui se propage dans le réseau, annulant cette dernière.

L’énorme avantage de cette technique est de ne créer que peu de perte de charge, contrairement à tous les systèmes dits « passifs ».
Les silencieux actifs sont capables d’éliminer aussi bien des bruits complexes que des sons purs. Ils sont particulièrement efficaces dans l’atténuation des basses fréquences sans sélectivité.

Ils peuvent ainsi être complémentaires aux silencieux à absorption car leur association permet de réduire des niveaux de bruit sur de larges bandes allant des basses aux hautes fréquences.

Les silencieux actif s’insèrent directement sur un réseau de gaines circulaires mais, pour les gaines rectangulaires des pièces d’adaptation sont nécessaires.

Les turbulences au sein de l’écoulement d’air diminuent les performances de ce type de silencieux. Il faut donc être attentif à les placer dans une portion du réseau où l’air se répartit le plus uniformément sur toute sa section.

La manchette de compensation

La manchette de compensation, ou compensateur élastique, a pour mission de couper les bruits transmis par les solides, grâce à son élasticité.
Tout particulièrement, elle permet de stopper les vibrations générées par le ventilateur dans le caisson de climatisation.

Elle est réalisée en toile à voile, en tissu plastifié ou en matière synthétique.

Le revêtement absorbant le conduit

Un revêtement intérieur fibreux (généralement, il s’agit de panneaux de laine minérale) renforce l’atténuation du son transporté par un conduit d’air.

Il existe des matériaux avec protection contre la désagrégation (pour éviter un détachement des fibres du matériau acoustique), par exemple des panneaux de fibres minérales enduits au néoprène. Cet enduit ne doit pas dépasser 0,1 mm d’épaisseur, sans quoi le pouvoir d’absorption est diminué. Les panneaux pouvant émettre des fibres dans le réseau de ventilation sont, quant à eux, à éviter.

Ces panneaux ont pour avantage de créer simultanément une isolation thermique entre le fluide et les locaux traversés… mais ont pour désavantages d’augmenter les pertes de charge, de retenir les poussières et de favoriser le développement de milieux peu hygiéniques…

Les filtres ont un rôle important. Ils sont destinés à filtres l’air pour l’assainir des particules nocives pour l’homme. Les filtres se retrouvent dans différentes applications. Grâce à eux, les usagers bénéficient d’une ventilation bonne pour la santé.

Les filtres sont placés :

• Sur les circuits d’aspiration d’air neuf extérieur,
• sur les circuits d’air repris, avant recyclage,
• sur les circuits de distribution d’air dans les locaux,
• sur les circuits d’air repris, avant rejet vers l’extérieur,
• sur les circuits d’air repris, avant batterie de récupération de chaleur.

Les objectifs de la filtration :

• Débarrasser l’air des polluants : champignons et bactéries allergogènes et pathogènes, des particules de fibre de verre, …
• Protéger les équipements des locaux (électroniques, photographies,…) contre les poussières  pour augmenter leur durée de vie et diminuer leur maintenance.
• Protéger l’installation de ventilation elle-même. Sans filtration, des dépôts apparaissent dans les conduits, leurs joints, dans les bouches de distribution, sur les batteries d’échange, les ventilateurs, les registres et les sondes de régulation. L’accumulation de poussières peut provoquer la prolifération de champignons, bactéries, …
• Éviter la propagation d’incendie par les poussières et les risques d’explosion.
• Protéger les terrasses et toitures en n’évacuant pas les particules directement vers l’extérieur.

Les types de filtres

Les filtres à couche poreuse

Dans ces filtres, l’air à épurer traverse une couche poreuse ou fibreuse dans laquelle il abandonne ses poussières. C’est le mode de filtration de l’air actuellement le plus répandu, tant pour la préfiltration « de protection » que pour la filtration de « confort », de salubrité (immeubles, bureaux), de haute et de très haute efficacité (salles blanches, salles d’opérations « stériles »).

Dans ce type de filtre, l’interception des poussières se fait par Tamisage (ou effet de crible), Impact (ou effet d’inertie), Interception (ou effet de barrage), Diffusion, ou forces électrostatiques.

Les filtres à surface de choc huilées

Dans ce type de filtres constitués par des empilages de tôles gaufrées, on donne aux filets d’air un tracé sinusoïdal entre deux surfaces humectées d’huile, afin que les effets de force centrifuge contraignent les poussières à venir se coller contre les parois. Le filtre est divisé en petits éléments dont le nettoyage s’effectue par trempage pendant quelques secondes dans un bac rempli d’huile. Afin de conserver une perte de charge constante à l’ensemble du filtre, on remplace en général un ou plusieurs éléments sales par jour de façon à ce que tous les éléments aient été nettoyés en une quinzaine de jours.

L’on peut classer dans cette catégorie des filtres où la tôle est remplacée par des feuilles de matière plastique percée de trous et gaufrée : le haut pouvoir diélectrique de la matière choisie peut ajouter un effet électrostatique de captation. L’huilage n’est pas indispensable, mais le pouvoir de captation est alors diminué.

Les filtres à charbon actif

Dans ces filtres, l’air à épurer traverse une couche poreuse ou fibreuse dans laquelle il abandonne ses poussières. C’est le mode de filtration de l’air actuellement le plus répandu, tant pour la préfiltration « de protection » que pour la filtration de « confort », de salubrité (immeubles, bureaux), de haute et de très haute efficacité (salles blanches, salles d’opérations « stériles »).

Dans ce type de filtre, l’interception des poussières se fait par Tamisage (ou effet de crible), Impact (ou effet d’inertie), Interception (ou effet de barrage), Diffusion, ou forces électrostatiques.

C’est un charbon traité qui a une structure poreuse très développée donc un pouvoir adsorbant important.

Ils sont utilisés pour la désodorisation dans le traitement de l’air des bureaux et des laboratoires.

Il est peu efficace pour les vapeurs de graisses. On a donc pas intérêt à l’utiliser pour le traitement principal de l’air d’extraction en cuisines collectives. Il peut cependant servir en finition pour éliminer les odeurs.

Les bouches de pulsion et d’extraction d’air regroupent les ouvertures qui, en ventilation mécanique, permettent de diffuser l’air neuf pulsé dans les locaux ou d’en évacuer l’air vicié. Les bouches d’aération répondent à différentes caractéristiques techniques.

Le débit

Exprimé en [m³/s] ou en [m³/h] dans leur gamme normale d’utilisation. La plage de débit possible d’une bouche en fonction de la différence de pression entre l’amont et l’aval de la bouche (perte de charge de la bouche) est représentée par sa courbe caractéristique (débit-perte de charge).

La puissance acoustique.

Les bouches sont caractérisées par une production de bruit due au passage de l’air. Les catalogues reprennent aussi le niveau de la puissance acoustique

La direction du jet d’air

Les différentes bouches de pulsion se caractérisent aussi par la direction du jet d’air :

• Pulsion parallèle au plafond, favorisant l’effet Coanda (grilles, diffuseurs à soufflage horizontal).
• Pulsion hélicoïdale qui est aussi une pulsion parallèle au plafond, mais favorisant le brassage d’air (diffuseurs hélicoïdaux).
• Pulsion directionnelle favorisant la pénétration du jet d’air dans le local (bouche à longue portée).
• Pulsion parallèle au sol pour extraire les polluants au niveau de leur source (diffuseurs à déplacement).

Les diffuseurs

Le principe du diffuseur est de répartir l’air pulsé de façon plus homogène dans le local (diffusion multidirectionnelle). La frontière n’est pas nette entre les grilles et les diffuseurs, car certaines grilles assurent une diffusion et certains diffuseurs dits « linéaires » ont l’aspect d’une grille.

Les bouches à déplacement

Le principe des bouches à déplacement est d’augmenter fortement la surface de diffusion de l’air pour permettre de souffler des débits importants à très faible vitesse sans inconfort dans la zone occupée (tant au niveau des vitesses d’air que de la puissance sonore). Elles sont principalement utilisées dans la pulsion d’air refroidi. Elles fonctionnent mal avec la ventilation purement hygiénique car les débits sont trop faibles et ne fonctionnent pas en chauffage car l’air chaud à basse vitesse monte directement vers le plafond.

Elles sont constituées de panneaux en tôle perforée ou de manchon en matériaux poreux (« chaussette »), placés soit en plafond soit contre les murs.

Les fentes de diffusion

Alors que les grilles les plus allongées ont un rapport longueur/hauteur inférieur à 10, il existe des diffuseurs étroits et longs conçus pour souffler une lame d’air très mince pouvant même être parallèle à la surface sur laquelle ils sont posés. Une application type de ces fentes de soufflage est la pulsion le long de vitrages pour éviter des condensations en hiver : la vitesse d’éjection choisie fixe la perte de charge. Si elle est de 8 m/s, elle sera de 40 Pa environ si l’entrée dans la fente est correctement dessinée.

Les bouches orientables à vitesse de soufflage élevé.

Les mouvements d’air sont créés par des jets de faible diamètre soufflant à des vitesses comprises entre de 10 et 20 m/s. La grande vitesse de pulsion induit un brassage important entre l’air ambiant et l’air pulsé, ce qui homogénéise rapidement les températures. On utilise ces bouches dans les grands halls quand la distance entre le diffuseur et la zone de travail est grande (atrium, halls de sport, de stockage, …).

Le fait que le jet soit orientable permet en outre de les prévoir dans des installations complexes où il est difficile de préjuger des mouvements d’air. En général, il faut éviter la position verticale.

En effet, en pulsion froide, cela risque de provoquer une chute d’air froid et en pulsion chaude, le jet risque d’être freiné. Une position proche de l’horizontale est généralement conseillée, tout en tenant compte que la différence de température entre l’air soufflé et l’air ambiant dévient le jet soit vers le haut (air chaud), soit vers le bas (air froid).

Les systèmes de réglage

Ajustage manuel au montage

Certaines bouches possèdent des persiennes ou volets réglables par déformation ou pivotement pour ajuster les débits en intensité et direction, mais ne possèdent pas de commande extérieure de ce réglage.

Lorsque le réglage direct de la bouche n’est pas possible, il existe aussi des bouches combinées à un registre placé en amont qui permet un ajustement des débits.

Réglage par commande manuelle en cours de fonctionnement

La bouche peut comporter un levier ou un bouton modifiant la perte de charge par action sur des volets. La commande peut être séparée de la bouche et agir à distance par câble ou par commande électrique. Les volets réglables sont parfois montés dans le plénum ou le conduit alimentant la bouche.

Dans un ensemble tertiaire, il n’est cependant pas souhaitable que l’utilisateur puisse changer le débit de la bouche de son local. En effet, il risque de dérégler tous les débits de l’installation, phénomène que l’on rencontre lorsque l’on régule les débits de ventilation en fonction de la demande dans un système de ventilation multizone.

Les bouches automatiques

La gestion des débits de ventilation en fonction des besoins locaux demande l’utilisation soit de registres motorisés à l’entrée de chaque local, soit de bouches permettant un réglage en fonction d’une grandeur représentative (sous le contrôle d’un détecteur de présence, d’un thermostat, d’un hygrostat ou d’une horloge).

On peut répertorier 4 types de bouches (aussi bien en extraction qu’en pulsion) : La gestion des débits de ventilation en fonction des besoins locaux demande l’utilisation soit de registres motorisés à l’entrée de chaque local, soit de bouches permettant un réglage en fonction d’une grandeur représentative (sous le contrôle d’un détecteur de présence, d’un thermostat, d’un hygrostat ou d’une horloge).

Le ventilateur est l’une des pièces maîtresses d’un système de ventilation. Il est donc important de choisir des ventilateurs de dimensions et de type appropriés afin d’assurer l’efficacité du système. Différents ventilateurs existe. A découvrir.

Les ventilateurs axiaux ou hélicoïdes :

L’air est aspiré et propulsé parallèlement à l’axe de rotation du v Les ventilateurs axiaux ou hélicoïdes permettent des débits importants mais ne peuvent en général assurer des différences de pression importantes que si la vitesse périphérique des pales est importante. Ils sont alors souvent bruyants. Des progrès récents permettent cependant à certains constructeurs d’obtenir des caractéristiques semblables aux ventilateurs centrifuges avec des niveaux de bruit à peine plus élevés. Ces ventilateurs sont en outre très simples à implanter et de faible coût.

Il n’y a pratiquement pas de limite dans les débits pouvant être atteints par ce type de ventilateur.

Les ventilateurs centrifuges

L’air est aspiré parallèlement à l’axe de rotation et propulsé par force centrifuge perpendiculairement ce même axe. Il existe des ventilateurs à aubes recourbées vers l’avant (à aubages avant), à aubes recourbées vers l’arrière (à aubages arrière) ou à aubes radiales. Il existe aussi des ventilateurs centrifuges à deux ouïes d’aspiration. Ces roues plus larges, parfois composées de deux roues simple ouïe accolées, aspirent l’air de chaque côté de la roue.

A diamètre de roue égal, les ventilateurs centrifuges ont une capacité de débit inférieure aux ventilateurs hélicoïdes mais permettent des différences de pression nettement plus élevées. Si on veut augmenter le débit, il faut utiliser une roue double avec deux ouïes d’aspiration.

Il existe des ventilateurs centrifuges :

• « A aubes inclinées vers l’avant », appelés aussi « à action » ou « en cage d’écureuil ». La roue de ces ventilateurs comprend un nombre important d’aubes de faible hauteur. Elles sont inclinées dans le sens de rotation de la roue.
• « A aubes inclinées vers l’arrière », appelés aussi « à réaction ». La roue de ces ventilateurs comprend un nombre réduit d’aubes de plus grande hauteur. Elles sont inclinées dans le sens inverse de la rotation de la roue.
• « A aubes radiales ». La roue de ces ventilateurs est composée d’aubes droites. Ce dernier type de ventilateur a un très mauvais rendement et est peu utilisé dans les installations de ventilation et de conditionnement d’air. Etant, de par sa forme, relativement insensible à l’encrassement, on l’utilise principalment dans l’industrie pour assurer le transport pneumatique de produits légers comme les copeaux, les poussières, …

Les ventilateurs tangentiels

L’air est aspiré et refoulé perpendiculairement à l’axe de rotation.

Le principal défaut de ce type de ventilateur est son mauvais rendement qui ne dépasse pas 60 %. Il est malgré tout typiquement utilisé dans les appareils où la place disponible est très limitée tels que :

• ventilo-convecteurs,
• climatiseurs,
• rideaux d’air.

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la bouche ou trappe par laquelle l’air est aspiré peut être ouverte plus ou moins grand à l’aide d’un clapet ; le débit d’air entrant peut aussi parfois être réglé par un volet sur les ouïes. Ils existes plusieurs sortes de clapant répondant à des objectifs précis.

Registres de réglage

Le rôle de ces réglages

• Au réglage de débit d’air, par création d’une perte de charge variable, qui n’est pas directement proportionnelle à l’angle de pivotement des volets : la variation du débit dépend essentiellement de la pente de la courbe débit-pression du ventilateur ; si cette pente est fortement descendante, le débit diminuera lorsque le registre sera près de la fermeture (avec un risque de bruits importants).
• A l’isolement entre un conduit d’air et un ou plusieurs autres. Par exemple, pour remplacer une alimentation en air recyclé par une alimentation en air neuf ou pour isoler un échangeur de température. Une étanchéité rigoureuse n’est généralement pas demandée.

Clapets d’obturation

Il s’agit des dispositifs permettant la fermeture quasi parfaite d’un conduit. Ils peuvent être actionnés mécaniquement et même automatiquement dès que la vitesse de l’air diminue ou tend à s’inverser. Ils ne comportent généralement qu’un seul volet dont la section est supérieure à celle du conduit. Ils reposent par leur pourtour sur un siège souvent garni d’un joint souple laissant libre une section égale à celle du conduit.

De tels clapets se rencontrent souvent au refoulement de ventilateurs, fonctionnant en parallèle, afin d’éviter un retour en arrière à travers un ventilateur arrêté. Sans ce dispositif le ventilateur risque d’avoir des temps de démarrage plus long provoquant un échauffement important du rotor du moteur électrique. De tels clapets s’imposent également quand un conduit doit être isolé pour des questions d’entretien ou de sécurité (désenfumage en cas d’incendie).
On utilise également des clapets plus légers dits « anti-retour » comprenant souvent plusieurs lames comme les registres, ces lames retombant sous leur propre poids quand la circulation d’air s’arrête ou s’inverse.

Diaphragmes de réglage

L’utilisation de diaphragmes fixes ou réglables est parfois nécessaire pour modifier la perte de charge d’un circuit pour équilibrer les débits réels par rapport aux prévisions.

Les diaphragmes sont des sources de bruit et créent des zones d’accumulation de poussières. Ils sont réalisés sous des formes différentes

• Lame plane pénétrant dans le conduit entre deux brides d’assemblage, fixée au montage ou coulissante dans des rainures pour obtenir un réglage. Sa position peut être bloquée par pose d’une goupille.
• Lame fixée contre un côté intérieur du conduit et pouvant pivoter par déformation sous la poussée d’une tige articulée ressortant de la paroi. La lame est solidarisée à la paroi après obtention d’un réglage correct.
• Grille, grillage ou tôle perforée qui répartissent mieux la perte de charge et ont l’avantage de ne perturber l’écoulement aval que sur une courte distance et d’homogénéiser le flux d’air.

Les dispositifs de transfert de l’air sont nécessaires pour permettre le passage de l’air entre les locaux dans lesquels l’air neuf est amené et les locaux dans lesquels l’air vicié est évacué. Différents dispositifs existes. Découvrez les en détails.

Grilles dans les portes intérieures

Le débit nominal de la grille est mentionné dans la documentation des fournisseurs pour une différence de pression de 2 Pa. Les grilles de transfert ne peuvent pas être réglées. Elles sont généralement composées de lamelles obliques formant écran à la vue.
Sur le plan acoustique, les grilles intérieures courantes entraînent une diminution considérable de la valeur d’isolation de la porte. Il existe toutefois des modèles qui ont une meilleure valeur d’isolation acoustique. Elles sont composées d’une chicane enrobée d’un matériau absorbant.

Grilles dans les murs intérieurs

Les grilles peuvent être encastrées dans les murs intérieurs mêmes. Comme ces derniers ont habituellement une épaisseur plus importante, ce genre d’ouverture de transfert offre plus de possibilités sur le plan des performances acoustiques. En outre, leur encastrement est plus esthétique et moins visible.

Elles peuvent être disposées derrière un meuble, un radiateur. Leur inconvénient est qu’elles doivent généralement être prévues lors du gros oeuvre.

Grilles coupe-feu

Pour répondre à cette exigence, il existe des grilles dont les lames sont composées d’un matériau intumescent. Les lames gonflent lorsque la température s’élève (de l’ordre d’une centaine de degrés), obturant ainsi l’ouverture et fournissant une résistance au feu de l’ordre d’une heure.

Les gaines et les conduits de ventilation permettent la circulation de l’air dans une installation. Les gaines des distributions existent en différentes matières. Elles peuvent être en acier galvanisé, aluminium, inox, matière synthétique ou ciment

Les risques de perte de charge sont plus élevée pour ces dernier. Les conduits de ventilation peuvent prendre différentes formes.

Les principaux avantages et inconvénient des conduits cylindriques et rectangulaires

	Conduits cylindriques	Conduits rectangulaire
Avantages	Plus légers et plus économiques.Faciles et rapides à poser. Idéal pour changements de direction en plan et en élévation. Très bonne étanchéité si les raccords entre conduits se fait avec double joint.	Encombrement en hauteur plus réduit.Piquages et les bouches en flanc de conduit sont faciles à réaliser. Les coudes peuvent facilement être équipés d’aubes directrices.
Inconvénient	Piquages et le placement de bouches en parois sont plus compliqués.Encombrement en hauteur est plus important	La quantité de matière utilisée est plus importante. Le réseau est donc plus lourd et plus coûteux.Pour une même section, la perte de charge linéaire est donc aussi plus élevée pour un même débit. La déformation des conduits est plus rapide. L’étanchéité du réseau dépend très fort de la mise en œuvre et de la qualité des joints. Il est presque impossible d’atteindre l’étanchéité des conduits circulaires.

Conduits oblong

Une alternative à ces deux premières solutions existe. Les conduits oblongs sont un bon compromis entre les conduits circulaires et les conduits rectangulaires  ils sont faciles à placer et étanches et ils prennent moins de place en hauteur que les conduits circulaires.

Coudes, changements de section, piquages

La forme des coudes, changements de direction, de section ou dérivations jouent un rôle important dans les pertes de charge du réseau de distribution.

Isolation thermique et acoustique

Pour limiter les pertes thermiques lorsque le réseau transporte de l’air chaud ou de l’air froid, il existe des conduits isolés thermiquement. L’isolant peut être apposé après la pose des conduits.

Ces derniers peuvent également être directement composés du matériau isolant. Dans ce cas, une attention particulière sera portée sur la tenue mécanique de la surface interne du conduit qui ne doit pas présenter de rugosité excessive (augmentation des pertes de charge) et résister à l’arrachement.

Dans le cas de conduits véhiculant de l’air froid, les risques de condensation lors de la traversée d’un local plus chaud que l’air transporté sont éliminés au moyen d’un film pare-vapeur (tissu imprégné, film plastique ou métallique). Il existe des isolants déjà revêtus de tels films. Dans ce cas les joints doivent se refermer au moyen de ruban adhésif.

Il existe également des conduits rectangulaires directement composés de panneaux de laine minérale. Ceux-ci sont d’office enrobés d’un film pare-vapeur. Ces conduits ont par la même occasion des caractéristiques d’absorption acoustique.