[PDF] Bancs démonstrateurs ventilation gaines rectangulaires

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Travail de Bachelor

Bancs démonstrateurs VENTILATION

GAINES RECTANGULAIRES pour

Non confidentiel

Étudiant : Steven Duvoisin

Travail proposé par : Christophe Brunner

Association QualiVentil

Rue des Pêcheurs 8b

1400 Yverdon-les-Bains

Enseignant responsable : Christophe Brunner

Année académique 2019-2020

Yverdon-les-Bains, le 24 juillet 2020

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Préambule

Ce travail de Bachelor (ci-

du titre de Bachelor of Science HES-SO en Ingénierie. En tant que travail académique, son contenu, sans préjuger de sa valeur, n'engage ni la responsabilité de l'auteur, ni celle du jury du travail de Bachelor et de l'École.

Toute utilis

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Remerciements

Je tiens à remercier particulièrement Monsieur Christophe Brunner, QualiVentil et enseignant responsable de ce travail de Bachelor, pour ses précieux conseils et son implication dans le suivi de ce projet. Je souhaite également rem QualiVentil, qui a permis la réalisation des bancs de tests. Monsieur Burhan, directeur de -Ventil, pour ses informations sur la fabrication des pièces de ventilation.

de la filière " Énergie et techniques environnementale » et à Monsieur Cereghetti, ingénieur

tests dans les locaux de la HEIG-VD. Finalement, je remercie toutes les personnes qui ont pris le temps de lire ce travail pour les corrections : Madame Fanny Curchod, Sabrina Anselmo et Monsieur Jean-Michel Duvoisin.

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Table des matières

Descriptif du travail de Bachelor ............................................................................................ 6

Clause de confidentialité ....................................................................................................... 9

1 Résumé .........................................................................................................................10

2 Introduction ...................................................................................................................11

2.1 Contexte .................................................................................................................11

2.2 Objectifs .................................................................................................................11

2.2.1 Réalisation des bancs démonstrateurs ............................................................11

2.2.2 Clapets coupe-feu ...........................................................................................11

3 ...........................................................12

3.1 Partie théorique ......................................................................................................12

3.1.1 Pertes de charge linéiques des gaines rectangulaires .....................................12

3.1.2 Calcul des pertes de charge singulières ..........................................................16

3.1.3 Incertitudes .....................................................................................................17

3.2 Banc de tests .........................................................................................................17

3.2.1 Objectifs ..........................................................................................................17

3.2.2 Calculs préalables (choix des gaines) .............................................................17

3.2.3 Conception et plans du banc de tests ..............................................................18

3.3 Calcul des pertes de charge ...................................................................................20

3.3.1 Pertes de charge linéiques ..............................................................................20

3.3.2 Pertes de charge singulières ...........................................................................22

3.3.3 Pertes de charge totales .................................................................................26

3.4 Résultats des mesures ...........................................................................................27

3.4.1 Pertes de charge totales .................................................................................28

3.4.2 Pertes de charge linéiques (Pa/m) ..................................................................30

4 Étanchéité .....................................................................................................................32

4.1 Partie théorique ......................................................................................................32

4.1.1 .......................................................................................32

4.1.2 Calcul du débit de fuite ....................................................................................33

4.1.3 Protocole de test .............................................................................................34

4.2 Banc de tests .........................................................................................................34

4.2.1 Objectifs ..........................................................................................................34

4.2.2 Conception ......................................................................................................34

4.3 Résultats ................................................................................................................37

4.3.1 ....................................................................37

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4.3.2 Montage ave ....................................................................38

5 .................................................................................................40

5.1 Partie théorique ......................................................................................................40

5.1.1 Principes de mesure........................................................................................40

5.1.2 Techniques de mesure ....................................................................................42

5.1.3 Appareils de mesure .......................................................................................44

5.2 Bancs de tests ........................................................................................................47

5.2.1 Objectifs ..........................................................................................................47

5.2.2 Vue en plan banc n°1 avec amortisseurs et coudes circulaires DN 150 ..........47

5.2.3 Vue en plan banc n°2 avec coudes rectangulaires 150x150mm ......................48

5.3 Résultats des mesures ...........................................................................................49

5.3.1 Banc n°1 .........................................................................................................49

5.3.2 Banc n°2 .........................................................................................................51

6 Clapets coupe-feu .........................................................................................................54

6.1 Classification ..........................................................................................................54

6.2 Homologation .........................................................................................................55

6.3 Types de commande ..............................................................................................56

6.4 Implantation............................................................................................................56

6.5 Montage .................................................................................................................57

6.5.1 Montage dans les murs ...................................................................................58

6.5.2 Montage hors murs .........................................................................................58

6.5.3 Montage dans les plafonds et dalles ...............................................................59

6.6 Pertes de charge ....................................................................................................60

7 Conclusion ....................................................................................................................61

8 Bibliographie .................................................................................................................62

Table des figures ..................................................................................................................67

Table des tableaux ...............................................................................................................68

9 Annexes ........................................................................................................................69

9.1 ............................................69

9.1.1 Détail des calculs et abaque de pertes de charge ...........................................69

9.1.2 Composants ....................................................................................................73

9.2 B ...................................................................................................74

9.2.1 Composants ....................................................................................................74

9.3 ............................................................................76

9.3.1 Techniques de mesure ....................................................................................76

9.3.2 Appareils de mesure .......................................................................................81

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9.3.3 Mesures réalisées sur les bancs de tests ........................................................94

9.3.4 Composants .................................................................................................. 101

9.4 Montage des bancs dans le laboratoire de la HEIG-VD ........................................ 104

9.4.1 Montage sur le châssis existant .................................................................... 104

9.4.2 ................ 106

10 Journal de bord ........................................................................................................ 109

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Descriptif du travail de Bachelor

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Clause de confidentialité

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1 Résumé

Dans le cadre de ce travail de Bachelor, plusieurs bancs de ventilation ont été réalisés. Ces

derniers ont été élaborés dispenser des cours aux professionnels et étudiants du domaine de la ventilation. Pour tous

les sujets traités, une partie théorique a été réalisée. Celle-ci présente les différents

phénomènes qui peuvent être ensuite observés Le premier banc réalisé a permis d atissement des gaines rectangulaires sur les pertes de charge. Les résultats des mesures ont montré une

celle la plus aplatie (45x5cm). Ces deux gaines ont des sections équivalentes et le débit était

de 300 m3/h. De manière générale, les pertes de charge calculées et mesurées sur les bancs

sont proches. Pour les mesures de pertes de charge totales (pertes de charge linéiques et singulières), rs (mesurées/calculées) est au maximum de 11%. En ce qui concerne les mesures de pertes de charge lle plus important obtenu est de 13%. rectangula ces gaines pouvait être garanti quand le montage était correctement réalisé. Cependant, si l comporte certaines imperfections, classe de fuite devient trop important. gaines est le montage de celles-ci.

Le dernier banc a été con

composé de certaines parties

points se sont avérées plus précises avec les gaines circulaires. En effet, même proche des

coudes, le débit évalué avec cette méthode est compris dans une marge de ± 2% par rapport

ie de 15% à 32% en fonction de la position du point de mesure. maximum 5%). Les mesures sur les terminaux réalisées avec le FlowFinder, même en deux étapes ( ), donnent des résultats avec un écart

maximum de 10%. Celles effectuées avec des anémomètres à hélices avec ou sans cônes

sont moins précises.

Finalement, les différentes implantations des clapets coupe-feu ont été présentées. La

législation mentionne que ces clapets doivent être montés selon les prescriptions des

fabricants. Ces clapets étant testés selon des configurations spécifiques (type de mur, clapet,

tallation sur le chantier doit correspondre aux tests effectués pour être homologuée dans son ensemble rojet, afin de garantir que le dispositif, au complet, puisse être homologué.

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2 Introduction

2.1 Contexte

La diminution de consommation énergétique dans le domaine du bâtiment fait partie des

objectifs principaux de la stratégie énergétique 2050. Ces dernières années, la qualité de

s nouvelles constructions a particulièrement évolué, les rendant de plus en plus étanches. Dans ce contexte, une ventilation mécanique devient souvent nécessaire afin de garantir à l. Ces installations occupent donc une place assuré. Association romande pour une ventilation de qualité - réuni des professionnels du secteur et est active notamment dans le domaine de la formation. Deux

bancs démonstrateurs ont déjà été réalisés par le passé sur les sujets du bruit et des pertes

de charge des installations de ventilation. Ces bancs servent à dispenser des cours, axés sur fabriquer des nouveaux bancs démonstrateurs traitant le sujet des gaines rectangulaires.

2.2 Objectifs

2.2.1 Réalisation des bancs démonstrateurs

Ce travail consiste à la réalisation de plusieurs bancs de ventilation. Le premier traite le sujet

de.

réaliser un banc où les participants pourront effectuer des mesures sur des gaines de

g pertes de charge. nes rectangulaires. Ce

montage donne aux participants la possibilité de réaliser des mesures de débits de fuite sur

s mesures pourront ensuite être comparées aux valeurs édictées par les

normes en vigueur. De plus, des interventions pour diminuer les fuites pourront être effectuées

par les utilisateurs aux endroits .

Pour que ces

mesures reflètent la réalité, les appareils et la méthode utilisés doivent être adaptés à la

les mesures effectuées peuvent ne pas correspondre

à la réalité. Ce banc a pour objectif de permettre la réalisation de mesures sur plusieurs

configurations plus ou moins critiques. Dans ce cas, les gaines circulaires et rectangulaires seront prises en considération.

Pour ces trois sujets, ce travail consiste à établir la matière théorique nécessaire sur ces

différents thèmes. Ensuite, à concevoir les bancs, à les monter ainsi à effectuer les mesures

essentielles.

2.2.2 Clapets coupe-feu

dans ce travail uniquement à cet effet. La partie " protection incendie » est traitée en particulier par l clapets coupe-feu.

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3

3.1 Partie théorique

Les gaines de ventilation non circulaires sont largement utilisées dans le domaine de la

construction et sont disponibles en différentes géométries (carrée, rectangulaire). Pour le

calcul des pertes de charge, la forme de ces dernières doit être prise en compte. En effet, avec

une section de passage identique, la surface de frottement varie selon leur géométrie. Si ce compte, cela peut engendrer des problèmes de débit dans les rectangulaire de même section est montée à la place, la perte de charge sera supérieure.

plus être suffisant. Cette partie consiste à démontrer la méthode de calcul des pertes de

charges pour ce type de gaine. Ceci permettra, ensuite, de concevoir un banc de tests qui servira à démontrer comprendre ce phénomène.

3.1.1 Pertes de charge linéiques des gaines rectangulaires

3.1.1.1 Diamètre hydraulique

Afin de caractériser les gaines non circulaires, le diamètre hydraulique est utilisé. Celui-ci

équivalente (1, p. 96).

compte. La formule suivante permet de le calculer (1, p. 96) :

S : section [m2]

P : périmètre [m]

à une carrée, on remarque que pour une

même section, son périmètre est supérieur. Ceci aura pour effet de diminuer son diamètre

hydraulique. Exemple : Gaine A : 0.20 m x 0.20 m S = 0.04 m2 Dh = 0.20 m

Gaine B : 0.10 m x 0.40 m S = 0.04 m2 Dh = 0.16 m

Comme décrit ci-dessus, le

hydraulique. Ce diamètre a pour effet de générer la même perte de charge dans une gaine rectangulaire et une circulaire de diamètre Dh à une vitesse équivalente.

Cependant, la section carrée est différente de celle circulaire de diamètre Dh correspondant.

Pour une perte de charge semblable, le débit dans les deux gaines est donc distinct.

Exemple : rectangulaire, il

a prochaine figure présente le cas s 15x15cm. Dans ce cas le diamètre hydraulique correspond à la longueur des côtés du carré. En effet :

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Figure 1: Section carrée et circulaire correspondante (Dh) Les sections des deux gaines ne sont pas les mêmes. En revanche, le diamètre hydraulique rapport constant entre la section et le périmètre de chacune des gaines.

Gaine carrée : ܵȀܲ

Gaine circulaire : ܵȀܲ

Les pertes de charge linéiques (ѐL) de la gaine circulaire (diamètre hydraulique) et de la gaine

carrée sont équivalemême (1, p. 96). Comme la section

de la gaine circulaire est inférieure à celle de la gaine carrée, le débit sera plus faible avec une

même perte de charge. Le tableau suivant présente les résultats des calculs des pertes de

charge pour la gaine carrée et la gaine circulaire de diamètre Dh. Le débit initial est de 300

m3/h dans les deux types de gaines. Ensuite, le débit de la gaine circulaire est adapté de ent identique à la gaine carrée. La méthode de calcul utilisée est décrite dans la suite de cette section (chapitre 3.1.1.3). Gaine Débit Vitesse Côté A Côté B Dh ѐL type [m3/h] [m/s] [m] [m] [m] [Pa/m]

Carrée 300 3.70 0.15 0.15 0.15 1.32

Circulaire 300 4.72 - - 0.15 2.06

236 3.70 - - 0.15 1.32

Tableau 1: Pertes de charge gaine carrée et circulaire (Dh) On remarque que pour un débit équivalent, les pertes de charge sont différentes diminue le débit de la gaine circulaire afin la gaine rectangulaire (3.7 m/s), les pertes de charge sont identiques. Ceci démontre que pour gaines circulaires) ne

peut pas se faire avec le diamètre hydraulique (1, p. 97). En effet, pour un même débit, la perte

de charge est supérieure dans la gaine circulaire (Dh).

3.1.1.2 Diamètre équivalent

placer une gaine non circulaire par une

gaine circulaire ou vice versa. Dans ce cas, le diamètre équivalent est utile (1, p. 98). Celui-ci

garantit les mêmes conditions de débit et de pertes de charge linéiques pour les deux types

de gaines. Le diamètre équivalent peut être calculé avec la formule suivante (1, p. 98) :

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Exemple :

charge similaire entre une gaine carrée et une gaine circulaire avec un débit équivalent. Les

mêmes hypothèses 3.1.1.1 sont reprises (gaine 15x15cm et débit

300m3/h). Comme dans la section précédente, le diamètre hydraulique (Dh = 15cm) doit être

utilisé pour le calcul des pertes de charge. Ensuite, le diamètre équivalent est calculé selon

décrite précédemment. Le schéma suivant présente la gaine carrée et cellequotesdbs_dbs41.pdfusesText_41

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