Vous me demandez quelle devrait être la vitesse de l'air dans le conduit, je vais vous répondre : de 0,3 à 30,0 m/sLa valeur dépend du type de ventilation, des composants et des facteurs opérationnels.
Dans cet article, j'aborderai l'influence de la section transversale des conduits sur les débits d'air. J'examinerai les systèmes de ventilation naturelle et mécanique pour les bâtiments résidentiels, publics et industriels. Je répondrai également aux questions fréquemment posées.
- Influence de la section transversale du conduit sur la vitesse de l'air
- Conduits d'air rectangulaires
- conduits d'air circulaires
- Conduits d'air à induction naturelle et mécanique
- conduits de ventilation naturelle
- conduits de ventilation mécanique
- Conduits d'aération pour bâtiments à usages divers
- bâtiments résidentiels et publics
- Entrepôts et production
- Systèmes et aspirations locaux
- Ventilation des fumées
- Quel est le lien entre la vitesse et les performances de ventilation ?
- Réponses aux questions fréquemment posées
- Documents vidéo
Influence de la section transversale du conduit sur la vitesse de l'air
La taille et la forme du conduit influent sur la vitesse de l'écoulement de l'air dans les systèmes de ventilation. Ces paramètres des conduits de ventilation sont souvent désignés collectivement par le terme de section transversale.
Les ingénieurs qui développent un projet de ventilation commencent par réfléchir à l'agencement du câblage interne dans le bâtiment et calculent la longueur de chaque section.
La longueur des conduits et le nombre de coudes, ainsi que les variations de diamètre, influent sur le flux d'air dans le réseau de distribution. À l'aide d'un schéma et des débits spécifiés pour chaque section, les ingénieurs déterminent la section transversale du conduit.
Les conduits de ventilation sont des raccords de forme ronde ou rectangulaire. La tôle galvanisée est un matériau couramment utilisé. Les fabricants produisent également des conduits en acier inoxydable et en plastique.
Dans les immeubles de grande hauteur anciens, les conduits techniques courants sont généralement en brique, en parpaing, en plâtre ou en maçonnerie apparente. Les conduits en caoutchouc sont utilisés dans des cas spécifiques.
L'utilisation de différents matériaux permet d'adapter les conduits de ventilation aux conditions d'utilisation. Un tuyau en plastique partant de la hotte de cuisine est esthétiquement agréable.
Les profilés métalliques conviennent aux zones soumises à des charges opérationnelles et mécaniques externes élevées.
Le plastique, l'acier galvanisé, l'acier inoxydable et d'autres matériaux possèdent chacun leur propre indice de rugosité de surface. Cet indice influe sur la vitesse de circulation de l'air.
Les ingénieurs tiennent compte de la rugosité des parois internes du conduit de ventilation. Les données tabulaires nécessaires aux calculs sont disponibles gratuitement.
| matériau des conduits d'air | Coefficient de rugosité (K, mm) |
| Métal | 0,1 |
| Plastique, vinyle | 0,1 |
| gypse de laitier | 1 |
| Béton de cendres | 1.5 |
| Maçonnerie sans enduit | 5-10 |
| Maçonnerie de briques avec enduit | 3-6 |
| Plâtre appliqué sur treillis | 10 |
| Caoutchouc | 0,006-0,01 |
Conduits d'air rectangulaires
Les conduits rectangulaires sont conçus pour des applications spécifiques. Leur utilisation limitée est due à deux facteurs :
- Le canal rectangulaire présente de faibles caractéristiques aérodynamiques.
- Comparé à un tuyau rond, un conduit rectangulaire est plus difficile et plus coûteux à fabriquer.
Un boîtier rectangulaire supporte une pression inférieure à celle d'un tuyau rond. L'avantage réside dans le fait que ses parois plates permettent de faire passer les conduits sous le revêtement du plafond ou à l'intérieur de gaines de ventilation étroites.
La taille standard des pièces profilées est réglementée. GOST R 70349-2022Lors de la conception de systèmes de ventilation utilisant des conduits rectangulaires à sections transversales non standard, le rapport d'aspect des conduits d'air ne doit pas dépasser 1:4. Pour les systèmes de ventilation naturelle, le rapport d'aspect des conduits rectangulaires est limité à 1:2.
Lors de la conception d'un système de ventilation, les ingénieurs déterminent la vitesse d'air admissible en fonction des facteurs suivants :
- niveau admissible de bruit aérodynamique selon SP 51.13330.2011;
- Indicateur admissible de perte de pression de fonctionnement dans le réseau de ventilation.
La vitesse de l'air dans un conduit rectangulaire se calcule à l'aide de la formule suivante : V = L x 1 000 000 / (3600 x L x H).
Sous la signification L remplacer le débit d'air spécifié par le projet pour une surface donnée, mesuré en m³.3/heure. Valeur W, H – largeur et hauteur des parois d'un canal rectangulaire (mm).
conduits d'air circulaires
Les conduits d'air ronds sont plus volumineux que les rectangulaires, ce qui complexifie leur installation. Le système occupe plus d'espace, mais offre des performances aérodynamiques supérieures.
Le niveau sonore du flux d'air est plus faible qu'avec un conduit rectangulaire. Un conduit rond supporte une pression interne et des contraintes mécaniques externes supérieures à celles d'un conduit rectangulaire.
La technologie des conduits cylindriques est moins coûteuse à fabriquer. Les tuyaux sont plus faciles à installer grâce à leur fixation aux structures du bâtiment. Ces avantages opérationnels ont rendu les composants de forme ronde populaires pour les systèmes de ventilation.
Lorsque des calculs de ventilation sont effectués pour des conduits rectangulaires, mais que l'utilisation de tuyaux ronds est autorisée, on utilise le terme de diamètre équivalent.
L'interchangeabilité des conduits d'air de formes et de diamètres différents est déterminée par : D = 2AB/(A + B)Les valeurs de A et B sont les côtés d'une boîte rectangulaire (largeur et hauteur).
Pour un conduit rectangulaire, le terme « équivalent » désigne le diamètre nominal du conduit d'air pour lequel les pertes de charge dues au frottement sont identiques. Afin d'éviter des calculs d'interchangeabilité complexes, on privilégie généralement les conduits circulaires lors de la conception de systèmes de ventilation.
Les paramètres aérodynamiques des réseaux de distribution sont calculés à l'aide d'un logiciel spécialisé, à partir de données tabulaires issues d'ouvrages de référence. Les calculs de pression dynamique reposent sur des diagrammes présentant une marge d'erreur de 3 à 5 %.
La formule mathématique de la vitesse de l'air dans un conduit circulaire est la suivante : V = L x 4 x 1 000 000 / (3600 x 3,14 x d)2).
La valeur L correspond au débit d'air spécifié par le projet pour une section du pipeline, mesuré en m³.3/heure. La valeur d fait référence au diamètre intérieur du tuyau.
Conduits d'air à induction naturelle et mécanique
Les réseaux de ventilation présentent des vitesses de flux d'air allant de 0,3 à 30,0 m/s. L'air est transporté mécaniquement ou naturellement. Des normes de ventilation ont été élaborées en fonction de l'espace, de la superficie et du nombre d'occupants.
Les documents réglementaires ne fournissent pas de chiffres précis pour le maintien de la vitesse recommandée du réseau de ventilation.
Ce paramètre est déterminé par les ingénieurs lors du développement du projet et dépend de :
- catégories de structures architecturales ;
- la destination du bâtiment et des locaux séparés ;
- section transversale et matériau des conduits de ventilation ;
- présence d'isolation des conduits de ventilation ;
- nombre d'éléments de forme particulière ;
- présence, quantité de réglage et unités d'accélérateur.
Les facteurs secondaires spécifiques à l'objet ventilé sont pris en compte.
conduits de ventilation naturelle
Les systèmes de ventilation naturelle font circuler l'air selon les lois de la physique, sans avoir recours à des ventilateurs. La circulation est créée par les différences de température et de pression.
L'air chaud contenu dans la pièce est dirigé vers le haut et évacué vers l'extérieur par le conduit d'extraction. L'air froid pénètre dans la pièce par une grille d'aération située dans la partie inférieure du mur.
Les conduits de ventilation naturelle étaient autrefois installés dans les immeubles d'appartements plus anciens. Ils sont désormais utilisés dans les maisons individuelles et les locaux techniques.
La vitesse du vent dépend davantage des facteurs naturels que de l'influence humaine. Par temps calme, les courants d'air peuvent être absents ou inversés.
Aucun document réglementaire n'a été élaboré. Il existe des ouvrages de référence qui fournissent des recommandations concernant les normes de vitesse de l'air dans les conduits à aspiration naturelle :
- Les réseaux éoliens avec un déflecteur et une pression de 5 à 6 Pa ont une plage de vitesse de 1 à 1,5 m/s.
- Réseaux de gravité à des différences de température 5OC et une pression de 3 à 4 Pa ont une plage de vitesse de 0,5 à 1,5 m/s.
Dans les conduits d'évacuation communs des bâtiments de 4 à 12 étages, à une pression de 6 Pa, la vitesse naturelle de l'air dans le conduit atteint 2 m/s. Les plages de vitesse pour les autres sections de ventilation sont indiquées dans le tableau.
| Unité de ventilation | Débit recommandé (m/s) |
| Grilles de ventilation | 0,3-0,6 |
| conduits d'air verticaux | 0,5-1 |
| canaux de collecte horizontaux | 0,6-0,8 |
| capuches | 1-1,5 |
Les ouvrages de référence ne contiennent pas de recommandations concernant les débits d'air pour les immeubles de grande hauteur de plus de 12 étages et présentant une différence de température de 6OC. Les ingénieurs calculent l'indicateur individuellement à l'aide d'un schéma étendu.
conduits de ventilation mécanique
Un système de ventilation mécanique est un système où l'air est mis en mouvement par la force de ventilateurs. La vitesse du flux d'air dépend de la puissance du moteur et de la section des conduits. L'environnement a peu d'influence sur l'intensité de la ventilation mécanique.
Les réseaux de distribution d'eau et d'électricité sont très demandés pour les nouveaux immeubles résidentiels collectifs et les maisons individuelles. La ventilation mécanique est conçue pour les entreprises, les bâtiments publics et les exploitations agricoles.
- Lors de la conception des systèmes de ventilation, les ingénieurs utilisent la méthode des vitesses admissibles. La vitesse optimale sert de référence. Pour déterminer les paramètres de fonctionnement, la section transversale du conduit et la perte de charge sont calculées pour chaque section du réseau.
- La méthode de pression dynamique est utilisée lors de la conception ou de l'étude de faisabilité d'un réseau de ventilation. Elle repose sur la perte de charge par mètre linéaire de la section du système. Après avoir déterminé le débit d'air optimal, la section transversale du conduit est calculée.
Des deux méthodes de détermination de la vitesse de l'air, la méthode simple de la pression dynamique est considérée comme approximative.
Conduits d'aération pour bâtiments à usages divers
La destination d'un édifice architectural n'est pas définie par son appellation générale. Un immeuble résidentiel est considéré comme un immeuble privé ou un immeuble d'appartements collectifs.
Un bâtiment public peut abriter des bureaux, un magasin ou une bibliothèque. Les ingénieurs conçoivent les systèmes de ventilation de chaque bâtiment en fonction de sa destination spécifique.
bâtiments résidentiels et publics
Le niveau de bruit aérodynamique est proportionnel à la vitesse de l'air dans les conduits. Le niveau de puissance acoustique se calcule à l'aide de la formule : Lw = 10 + 50 log (v) + 10 log (A). La valeur de v représente la vitesse de l'air (m/s). La valeur de A représente la section transversale du conduit de ventilation.
L'ingénieur concepteur doit déterminer les débits dans les conduits afin que le système de ventilation assure le renouvellement d'air requis sans dépasser le niveau de bruit aérodynamique admissible. L'emplacement du système de ventilation est également pris en compte.
Prenons l'exemple d'un espace résidentiel. Le débit d'air recommandé à l'intérieur des caissons rectangulaires sous un faux plafond est de : 5 m/sSi les canaux sont répartis dans toute la pièce, l'indicateur est réduit à 2 m/sPour les conduits d'air ronds, d'autres valeurs de vitesse sont recommandées. 3 et 4 m/s respectivement.
Prenons l'exemple d'un bâtiment public, comme un magasin, une salle de classe ou une salle de conférence. Le débit d'air recommandé à l'intérieur des conduits rectangulaires sous un faux plafond est de : 8 m/sPour les canalisations installées dans l'ensemble des locaux, la valeur est réduite à 7 m/sPour les conduits d'air ronds, les valeurs de vitesse recommandées sont : 8 et 6 m/s respectivement.
Entrepôts et production
La ventilation des entrepôts et des installations de production est de type mécanique. Il n'y a aucune restriction de vitesse d'air.
Le niveau sonore aérodynamique généré par les flux, combiné au bruit industriel, ne doit pas dépasser les normes établies. Des exemples recommandés sont disponibles gratuitement et figurent dans le tableau.
| Nom de l'objet | Débit recommandé (m/s) |
| Entrepôt sans présence humaine permanente | 16-20 |
| Un entrepôt où des gens travaillent constamment. | 10-14 |
| Atelier avec postes de travail | 14-22 |
| locaux secondaires | 10-12 |
| Vestiaire, salle de repos du personnel | 8-10 |
Systèmes et aspirations locaux
Lorsque les concentrations de poussières dans les systèmes locaux et d'aspiration dépassent 0,01 kg/kg, les ingénieurs calculent les conduits d'air selon la méthode de la pression dynamique. Dans les autres cas, on utilise la méthode de la vitesse d'air admissible, basée sur la vitesse d'air optimale.
Les systèmes locaux et les systèmes d'aspiration assurent généralement un mouvement d'air à grande vitesse. Les réseaux courts comportent un nombre limité de nœuds qui créent une résistance.
La vitesse de l'air est maintenue supérieure à la vitesse des particules du matériau transporté, empêchant ainsi l'accumulation de sédiments sur les parois du canal. La vitesse moyenne de l'air se situe entre 15 et 30 m/s.
Pour obtenir des calculs précis, les ingénieurs utilisent des ouvrages et des tables de référence propres à leur département.
| Objectif et aspirations du système | Vitesse du débit (m/s) |
| Pour les solides en vrac | 12-20 |
| Pour l'humidité et l'air chaud | 12-16 |
| Pour les poussières et les substances gazeuses | 14-16 |
| Pour le poste de soudage | 8-14 |
| Pour le matériel de travail du bois | 16-20 |
| Pour les équipements de ponçage | 18-22 |
| Pour les bains chimiques | 6-8 |
Ventilation des fumées
Le débit d'air moyen pour la ventilation des fumées est de 15 à 20 m/s. Cette valeur est calculée pour un mélange air-fumée.
La température des gaz de combustion est prise en compte à chaque section du réseau. Les ingénieurs utilisent des ouvrages de référence et des tables établies pour calculer les débits massiques.
| Section de réseau avec une température des gaz de combustion de 300OAVEC | Indice de vitesse massique (kg/(s*m)2)) |
| Corps de vanne | 8-10 |
| Canal vertical | 14-15 |
| Canal horizontal | 10-14 |
| Chaîne après le ventilateur | 15-16 |
Quel est le lien entre la vitesse et les performances de ventilation ?
Le réseau de ventilation doit assurer un renouvellement d'air adéquat dans le bâtiment sans occasionner d'inconfort pour les occupants dû à des niveaux sonores excessifs. Des normes sanitaires ont été élaborées afin de garantir la haute performance du réseau.
La vitesse d'air intérieur recommandée est de 0,3 m/s. Un dépassement de cette norme de 30 % maximum est autorisé lors de travaux de rénovation. Les grands entrepôts, les usines et les garages sont généralement équipés de deux systèmes de ventilation, répartissant la charge de manière égale.
Exemple de niveaux sonores minimum et maximum pour les hôpitaux : pendant la journée – 35-50 dB, et la nuit – 25-40 dB. Pour les locaux résidentiels, d'autres seuils sont fixés : pendant la journée – 40-55 dB, la nuit – 30-45 dB.
Outre les ondes sonores, les vibrations provenant des conduits de ventilation peuvent également causer une gêne. Cela peut être dû à des raccords desserrés, à des conduits rétrécis, ou à d'autres facteurs.
Si la structure est mal conçue ou mal installée, les vibrations du système augmentent avec la vitesse de déplacement de l'air.
Les normes relatives aux valeurs admissibles des vibrations locales sont contenues dans les ouvrages de référence destinés aux spécialistes qui conçoivent et mettent en service les réseaux de ventilation finis.
Le débit d'air influe sur le taux de renouvellement d'air dans une pièce par unité de temps. Ce paramètre se calcule à l'aide de la formule suivante : N=V/WLa valeur V correspond au volume d'air pur entrant dans la pièce en 1 heure. La valeur W correspond au volume de la pièce elle-même.
Des normes de multiplicité prédéfinies pour différents types d'installations sont disponibles dans des tableaux. Prenons l'exemple d'une salle de bains commune : 50 m³ sont remplacés par heure.3 L'air, et le débit dans les conduits d'air, garantissent que le paramètre standard est atteint.
Réponses aux questions fréquemment posées
Le paramètre recommandé pour les locaux résidentiels est de 0,3 m/s.
Valeurs recommandées : réseaux éoliens avec déflecteur et une pression de 5 à 6 Pa – 1 à 1,5 m/s. Réseaux gravitaires avec une différence de température de 5 °C et une pression de 3 à 4 Pa – 0,5 à 1,5 m/s.
Pour effectuer les mesures, utilisez un anémomètre.
Placez le capteur anémométrique près de l'orifice de ventilation, à la distance recommandée par le fabricant. L'écran affichera le résultat.
Connaissant le débit d'air (L) et la section transversale (S) du conduit de ventilation, calculez la vitesse d'écoulement (V) à l'aide de la formule : V = L / 3600× S. Pour mesurer sans calculs mathématiques, utilisez un anémomètre.
