Principes de ventilation
La ventilation est utilisée à différentes fins. Son rôle principal consiste à éliminer l’air vicié pour le remplacer par de l’air propre et chauffé. L’air vicié est de l’air contenant des impuretés sous forme de gaz et de particules diverses. Dans certains contextes, une chaleur excessive peut également être considérée comme un « contaminant ». On distingue deux grands principes de ventilation :
L’évolution de la ventilation
Par le passé, les bâtiments du monde entier utilisaient exclusivement des moyens architecturaux pour exploiter la ventilation naturelle. Il s'agit d'un principe qui repose souvent sur l'effet de cheminée où l'air est extrait par une différence de température entre l'intérieur et l'extérieur, et il est renforcé par une cheminée chaude. Dans les saisons chaudes ou dans les climats chauds, l'effet est limité en raison des petites différences de température et des cheminées inutilisées.
Dans une publication de 1931, l'ingénieur en logement suédois Sven Romedahl a conclu que lorsque les bâtiments ont commencé à « gratter le ciel », les pièces se réduisaient en raison de multiples conduits de ventilation. Il a introduit ce qu'il appelait le « principe de débordement ». Il était destiné aux immeubles d'appartements, et l'air frais était conduit dans les pièces « propres » puis dans les pièces « sales » avant d'être extrait. En pratique, cela signifiait souvent que l'air frais pénétrait par les chambres à coucher et les salons et était extrait par les salles de bains et les cuisines.
L'après-guerre a entraîné une forte demande de nouveaux bâtiments résidentiels et tertiaires. Pour réduire les coûts de construction, les plafonds ont été abaissés, ce qui a entraîné une demande croissante pour une ventilation de qualité. Dans de nombreux pays européens, la technologie de ventilation américaine, qui comprend à la fois l'alimentation mécanique et l'extraction d'air, a été largement adoptée.
La perception de la ventilation et d'un bon climat intérieur
Les conditions météorologiques extérieures, ainsi que de nombreux autres facteurs, jouent un rôle essentiel dans la perception du climat intérieur par les individus. Il n'est pas rare qu'une personne qui a été exposée au temps frais de l'automne ressente également une fraîcheur dans l'environnement intérieur. De même, une personne vêtue pour affronter les chaleurs estivales typiques peut ressentir le froid au bureau. La ventilation est souvent évoquée comme une source d'inconfort dans une pièce ou un bâtiment, un sujet de plainte récurrent.
La mise en place d'un système de ventilation optimal est une tâche assez complexe, même dans un espace bien défini. Cela s'explique par le manque de règles ou de normes précises pour toutes les solutions envisageables. La méthode la plus fiable pour évaluer l'efficacité d'une solution proposée est de mener des tests en laboratoire où des conditions réalistes peuvent être reproduites. Cependant, au départ, un choix peut être fait entre deux principes de base de ventilation : la ventilation par mélange et la ventilation thermorégulée, chacune étant des objectifs différents.
Ventilation mixte
La ventilation par mélange est le principe de ventilation le plus courant dans nos locaux en raison de ses avantages en termes de confort. L'air frais est introduit au niveau du plafond de manière à ce que l'air frais se répande uniformément dans toutes les parties des locaux. Cela permet de réduire les différences de température dans toute la pièce, ce qui favorise le confort.
Étant donné que l'air frais est introduit au niveau supérieur de la pièce, ce principe n'est pas recommandé pour les locaux avec de hauts plafonds où il peut être difficile pour l'air d'atteindre la zone d'occupation.
L'introduction de l'air frais se fait avec une impulsion relativement élevée, donc pour éviter les courants d'air, il est important de choisir soigneusement les diffuseurs.
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Ventilation thermorégulée
La ventilation thermorégulée se caractérise par l'introduction de l'air frais à une vitesse réduite au niveau du sol. La température de l'air frais doit être inférieure à la température ambiante pour garantir le bon fonctionnement de la ventilation thermorégulée. L'air se répand plus ou moins sur toute la surface du sol et est influencé par les sources de chaleur dans la pièce. L'air frais monte vers le haut avec l'air chaud provenant des sources de chaleur et est évacué au niveau du plafond.
La distribution de l'air à travers les diffuseurs d'air doit être réglable. En modifiant le motif de distribution de l'air, il peut être adapté à l'utilisation de la zone occupée, ce qui permet de prévenir l'inconfort. Lorsque le débit d'air frais et le nombre de diffuseurs d'air sont ajustés aux sources de chaleur émettrices de chaleur, un système de ventilation à haute efficacité et offrant un bon confort est créé. Comme il n'y a pas de mélange d'air sur toute la hauteur de la pièce mais seulement dans la zone occupée, ce principe de ventilation est souvent économe en énergie.
Différents objectifs
DEUX TYPES DE VENTILATION THERMORÉGULÉE
La ventilation thermorégulée, comme mentionné précédemment, est divisée en deux types : la ventilation d'équilibrage et la ventilation par déplacement. La distinction entre ces deux types de ventilation réside dans leur objectif principal : la ventilation d'équilibrage cherche à uniformiser les températures, en particulier dans la zone occupée. Pour atteindre cet objectif, on peut placer les diffuseurs d'air frais à des hauteurs plus élevées dans la pièce ou favoriser une co-éjection de l'air de la pièce près des diffuseurs d'air frais.
La ventilation par déplacement est souvent utilisée de manière interchangeable avec la ventilation thermorégulée, et donc elle correspond au schéma de circulation d'air décrit dans la section précédente.
Si vous choisissez d'opter pour une ventilation par déplacement, il est primordial de prendre en compte le risque de formation de zones distinctes dans l'espace. Ce phénomène se produit lorsque les sources de chaleur génèrent des panaches d'air pollué, entraînant un volume d'air contaminé plus important que celui qui est extrait. De ce fait, deux zones distinctes se forment. La relation entre ces zones dépend de l'ampleur du déséquilibre entre la génération d'air pollué et le débit d'évacuation. L'avancée de l'air contaminé cesse au niveau où le débit volumique d'air dans le panache d'air pollué qui monte vers le haut est égal au débit d'air frais.
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Ventilation pour remplacer l'air pollué par de l'air frais
Comme mentionné précédemment dans ce guide, l'objectif principal de la ventilation est de remplacer l'air pollué par de l'air frais. La contamination ou la pollution de l'air est une notion large. Ce qui pourrait être le moins surprenant, c'est le fait que le dioxyde de carbone (CO2), que nous, êtres humains, émettons, est un type de pollution. Il existe également des milliers d'autres substances polluantes, généralement invisibles, souvent mentionnées comme des composés organiques volatils (COV). Ils proviennent de presque tout dans une pièce - matériaux de construction, peinture, meubles, équipements électroniques, et bien plus encore.
La chaleur, ou l'air trop chaud, est également considérée comme une pollution du point de vue du climat intérieur et de la ventilation. En fait, une température trop élevée suscite très souvent des plaintes. L'excès de chaleur est donc considéré comme une pollution et devrait être extrait.