Unités de ventilation de soufflage et d'extraction : un examen comparatif de différents types d'équipements

Le système de circulation naturelle de l'air fonctionne souvent mal - ses performances dépendent de facteurs naturels et de l'utilisation de fenêtres à double vitrage scellées. La ventilation forcée ne présente pas ces inconvénients.

Pour normaliser l'échange d'air, une unité d'alimentation et d'évacuation est utilisée - une solution pratique et efficace. La variété des équipements de climatisation vous permet de choisir un modèle pour des conditions de fonctionnement spécifiques. Cependant, choisir un appareil adapté est parfois problématique, n’est-ce pas ?

Nous vous aiderons à résoudre ce problème. L'article fournit des informations sur les principes de fonctionnement et les caractéristiques de fonctionnement des différents types d'unités de traitement d'air. Pour faciliter le choix, nous avons présenté les principales caractéristiques et paramètres des appareils qui doivent impérativement être pris en compte lors de l'achat.

Composants de la ventilation forcée

Le module d'alimentation et d'évacuation est le composant principal d'un système de ventilation à air pulsé. L'installation assure une circulation d'air normalisée dans un espace confiné - fourniture de flux propres et élimination des déchets.

Le module de ventilation est un ensemble d'équipements enfermés dans un seul boîtier (unité monobloc) ou assemblés à partir d'éléments préfabriqués.

Schéma du système de ventilation forcée : 1 – module de soufflage et d'évacuation (PVU), 2 – conduits d'air, grilles d'entrée d'air, adaptateurs, 3 – distributeurs de jets d'air, 4 – unité d'automatisation (+)

La conception de l'unité de soufflage et d'évacuation comprend nécessairement les éléments suivants :

1. Ventilateur. Composant de base pour le fonctionnement d'un système d'échange d'air artificiel. Dans les PVU dotées d'un vaste réseau de conduits d'air, des ventilateurs radiaux sont installés pour maintenir une pression d'air élevée. Dans les PES portables, l'utilisation de modèles axiaux est acceptable.
2. Vanne d'air. Installé derrière la grille extérieure et empêche l'entrée d'air de l'extérieur lorsque le système est éteint. S'il est absent, des courants froids s'infiltreront dans la pièce en hiver.
3. Conduit d'air principal. Le système utilise deux lignes de canaux : l’une est l’alimentation et la seconde est l’évacuation de l’air. Les deux réseaux passent par le SPE. Le ventilateur d'alimentation est connecté au premier conduit d'air et le ventilateur d'extraction est connecté au second, respectivement.
4. Automatisation. Le fonctionnement de l'installation est régulé par un système d'automatisation intégré qui répond aux lectures des capteurs et aux paramètres spécifiés par l'utilisateur.
5. Filtres. Une filtration complexe est utilisée pour nettoyer les masses entrantes. Un filtre grossier est placé à l'entrée du conduit d'air soufflé ; sa tâche est de retenir les peluches, les insectes et les particules de poussière.

L’objectif principal du nettoyage primaire est de protéger les composants internes du système. Pour une filtration plus « fine », une barrière photocatalytique, charbonnée ou autre est installée devant les répartiteurs d'air.

Le dispositif d'un chauffe-eau en prenant l'exemple du modèle Vents VUT avec récupération et un chauffe-eau. La conception prévoit un by-pass pour protéger l'échangeur de chaleur en hiver (+)

Certains complexes sont équipés de fonctionnalités supplémentaires : refroidissement, climatisation, humidification, purification de l'air à plusieurs étages et système d'ionisation.

Le principe de fonctionnement du complexe d'alimentation et d'évacuation

Le cycle de fonctionnement du PSE repose sur un schéma de transport à double circuit.

L'ensemble du processus de ventilation peut être divisé en plusieurs étapes :

1. Prise d'air de la rue, son nettoyage et son alimentation aux distributeurs par le conduit d'air.
2. L'entrée de masses contaminées dans le conduit d'évacuation et leur transport ultérieur vers la grille de sortie.
3. Evacuation des jets de déchets à l'extérieur.

Le schéma de circulation peut être complété par des étapes de transfert d'énergie thermique entre deux flux, un chauffage complémentaire de l'air entrant, etc.

Travaux du PVU. Désignations sur la figure : 1 – module de soufflage et d'évacuation, 2 – soufflage d'air neuf, 3 – admission d'évacuation, 4 – évacuation des masses d'air usées à l'extérieur (+)

Le fonctionnement d'un système forcé offre un ensemble d'avantages par rapport à l'échange d'air naturel :

• maintenir des indicateurs spécifiés – les capteurs réagissent aux changements de l'atmosphère et ajustent le mode de fonctionnement du PES ;
• filtrage des flux entrants et la possibilité de son traitement - chauffage, refroidissement, humidification ;
• économies sur les coûts de chauffage – pertinent pour les appareils avec récupération.

Les inconvénients de l'utilisation du PVU comprennent : le coût élevé du complexe de ventilation, la complexité de l'installation après l'achèvement des travaux de réparation et de construction et l'effet sonore. Dans les installations monoblocs, le dernier inconvénient est éliminé grâce à l'utilisation d'un boîtier insonorisé.

Types d'installations : caractéristiques de conception et de fonctionnement

Le coût, les performances et la consommation d'énergie dépendent de la fonctionnalité du PES. La variété des modèles est classiquement divisée dans les groupes suivants : unités avec récupération, unités avec chauffage et climatisation. Une catégorie distincte est celle des appareils « mobiles ».

Module d'alimentation et d'évacuation avec récupérateur

En plus des avantages décrits ci-dessus, le système de ventilation forcée présente également un inconvénient important : une augmentation significative des pertes de chaleur. Avec l’air évacué, la chaleur générée par le système de chauffage « s’évapore ».

Les coûts sont d'environ 60%. La solution au problème réside dans le transfert d’énergie du flux d’air extrait vers le flux d’air soufflé.

La récupération partielle de chaleur est réalisée dans un récupérateur - un module doté d'un échangeur de chaleur et d'un ventilateur pour favoriser les flux multidirectionnels. L'échange d'énergie s'effectue à travers les parois de l'échangeur thermique - les jets d'air ne se mélangent pas (+)

Aujourd’hui, la plupart des centrales de traitement d’air sont fabriquées avec des récupérateurs. Malgré le coût élevé de l'équipement, la faisabilité système régénérateur économiquement justifié.

Valeurs d'efficacité de « l'échangeur de chaleur » :

• 30-60% — faible niveau de compensation thermique ;
• 60-80% — un bon indicateur d'efficacité;
• plus de 80% — transfert de chaleur de haute qualité.

Il est intéressant de noter que même la présence d'un récupérateur avec un rendement de 30 % est plus économique qu'une unité de base sans échangeur de chaleur. La période d'amortissement moyenne d'une unité de ventilation à récupération peut aller jusqu'à 5 ans.

L'efficacité de l'unité de débit d'air, le modèle de débit d'air, la consommation électrique et le prix du module dépendent de la conception du récupérateur.

Il existe plusieurs types d'échangeurs de chaleur :

• rotatif;
• lamellaire;
• caloducs;
• module de chambre ;
• agrégat de gleycol.

Les deux premiers modèles se sont généralisés.

Récupérateur rotatif

Le boîtier PVU abrite un échangeur de chaleur rotatif cylindrique à plaques métalliques ondulées. Au fur et à mesure de l'avancement des travaux, les compartiments sont alternativement remplis de flux d'air multidirectionnels.

La zone de « travail » s'échauffe ; après la rotation du tambour, la chaleur est transférée aux masses froides nouvellement arrivées et collectées dans le canal adjacent.

La récupération de chaleur est de 60 à 90 %.

Bénéfices supplémentaires:

• retour partiel de l'humidité;
• consommation d'énergie économique.

La vitesse de rotation du tambour peut être ajustée, choisissant ainsi l'intensité de l'échange d'air et le niveau d'efficacité.

Arguments contre la modification du tambour :

• mélange du « traitement » avec le flux frais – 3-8 % ;
• transfert partiel des odeurs dans la pièce ;
• pression acoustique provenant d'un rotor en rotation ;
• la nécessité d'un entretien régulier des éléments mobiles ;
• grandes dimensions.

En raison de la complexité du mécanisme, les PVU avec récupérateur rotatif sont plus chers que les modifications à plaques.

Echangeur de chaleur à plaques

Les conduits se « rencontrent » dans une unité étanche à plusieurs canaux. Les compartiments sont séparés par des cloisons thermoconductrices.

Les chemins formés sont placés dans une direction transversale - dans la zone de turbulence, l'efficacité du transfert de chaleur augmente. Un refroidissement/chauffage simultané des cloisons de la cassette du récupérateur des deux côtés se produit

Arguments pour":

• fourniture d'air pur sans impuretés « d'échappement » ;
• prix abordable;
• facilité d'installation et fiabilité du module - il n'y a pas d'éléments mobiles.

L'efficacité du convertisseur à plaques peut atteindre 70 %. Le principal inconvénient est la formation de condensation et l'apparition de glace dans le conduit d'évacuation en hiver.Le fonctionnement en mode « dégivrage » (déviation du flux chaud contournant la cassette) réduit l'efficacité du système de 20 %.

Il existe aujourd'hui sur le marché de nombreux systèmes de soufflage et d'extraction d'air avec récupération de chaleur provenant de différents fabricants. Possédant un ensemble similaire de caractéristiques, ils diffèrent par le prix, la qualité, la zone de service et de nombreux autres critères.

Nous vous recommandons donc d'examiner de plus près l'unité de ventilation de soufflage et d'extraction avec échangeur de chaleur à plaques et automatisation intégrée de Naveka, qui a récemment fait ses preuves sur le marché en raison de sa fiabilité et de son fonctionnement assez silencieux. Le contrôle intégré à l'aide d'une télécommande, la surveillance sur un écran LCD externe, la définition d'un horaire de travail et bien plus encore sont déjà intégrés à cette unité.

Un « représentant » typique d'une centrale de traitement d'air avec récupérateur à plaques est Naveka Node1 500AC. Le modèle est compact, avec une épaisseur de panneau de 25 mm, rempli de laine minérale ininflammable. L'un des nombreux avantages de cette solution est le panneau de commande avec écran LCD, avec lequel vous pouvez contrôler très facilement le fonctionnement de l'ensemble du système.

Entre autres marques, nous recommandons de prêter attention aux systèmes de récupération de Mitsubishi, Maico et VENTO.

Unités chauffées à économie d'énergie

La récupération seule ne suffit souvent pas à compenser complètement la différence de température des flux venant en sens inverse. Cette fonction est assurée par le chauffage intégré. De plus, l'élément protège l'échangeur de chaleur du gel.

Deux types de radiateurs sont utilisés en PVU : à eau et électrique. Examinons chacun plus en détail.

Chauffage à l'eau

Le corps de l'unité de ventilation forcée contient un radiateur avec des tubes à travers lesquels circule le liquide de refroidissement. La bobine est dotée d'ailettes pour augmenter la zone de contact avec les flux d'air qui passent.

Exemple d'un dispositif PPV avec chauffage (Vents VUT 1000 VG) : 1 – radiateur à eau, 2 – récupérateur, 3 et 4 – ventilateurs de soufflage et d'extraction, respectivement (+)

L'élément chauffant liquide entre en fonctionnement si l'air fourni à la sortie du récupérateur est plus froid que la température de consigne.

Chauffage électrique

Les installations avec un radiateur électrique sont capables de chauffer l'air fourni à des températures plus élevées que les modifications « à eau ».

Cependant, un radiateur électrique est plus exigeant en termes de conditions de fonctionnement :

• vitesse du flux d'air – 2 m/s ou plus ;
• la température de l'air soufflé est comprise entre 0 et 30°C, l'humidité – jusqu'à 80 % ;
• Il est recommandé d'installer un filtre supplémentaire devant l'élément chauffant.

Comparé au chauffage de l'eau, le module électrique est plus cher en termes de fonctionnement - les factures d'électricité augmentent.

Le chauffage est contrôlé depuis l'unité de commande centrale. Il est nécessaire d'avoir une minuterie de fonctionnement et une option pour éteindre l'appareil en cas de surchauffe (+)

Complexes avec climatisation

Certains modèles combinent des options de ventilation forcée et de climatisation. Tous les éléments sont rassemblés dans un seul complexe d'isolation thermique. Un exemple frappant de technologie multifonctionnelle est une série d'installations "Climat".

Conception de l'unité climatique : 1 – filtres, 2 – ventilateurs bidirectionnels, 3 – compresseur du circuit fréon, 4 – chauffage électrique, 5 – chauffe-eau, 6 – échangeurs de chaleur, 7 – automatisme, 8 – boîtier (+)

Le circuit contient une pompe à chaleur réversible - un circuit de fréon scellé chargé connecté à des échangeurs de chaleur sur les conduits d'évacuation et d'alimentation.

Le climatiseur fonctionne selon deux modes :

1. Refroidissement. L'échangeur de chaleur sur le conduit d'air soufflé agit comme un évaporateur et abaisse la température de l'air entrant. À son tour, l'échangeur de chaleur-condenseur est refroidi par l'air frais provenant de la pièce.
2. Chaleur. Le récupérateur des conduits d'air évacué transfère la chaleur perdue vers les masses d'air frais. A la sortie du PVU, un chauffage complémentaire de l'air est possible avant de l'alimenter dans la maison.

Le mode de fonctionnement est réglé automatiquement grâce à des régulateurs et des capteurs qui lisent les paramètres atmosphériques.

Installation portative sans conduit

Une solution intéressante pour les espaces confinés sont les unités d’alimentation en air mobiles capables de nettoyer, chauffer et refroidir l’air.

Particularités des modules portables :

• absence de conduits d'air encombrants;
• installation à l'intérieur d'une pièce ventilée;
• dimensions compactes et possibilité d'installation en 2-3 heures ;
• multifonctionnalité : afflux, traitement et évacuation des masses d'air ;
• faible niveau de bruit – dans les 35 dB ;
• pas de brouillons.

Pour organiser une ventilation décentralisée, il est nécessaire d'installer un PVU portable dans chaque pièce individuelle.

Schéma d'un PVU mobile : 1.3 – silencieux, 2 – compartiment de récupération et de ventilation, 4 – chauffage électrique, 5 – filtre à charbon, 6 – élément filtrant fin, 7 – filtre de pré-nettoyage, 8 – vanne à persiennes, 9 – entraînement électrique ( +)

Les unités de ventilation sans conduit sont principalement utilisées dans les bâtiments recevant du public (salles de cours, gymnases, salles de formation, etc.).

La notation des équipements climatiques mobiles est donnée dans Cet article.

Variétés selon méthode d'installation

Il existe trois options pour installer le module de ventilation :

• sol;
• mur;
• "filmé".

Le montage au sol est typique des unités de ventilation performantes et encombrantes avec un débit d'air de 8 000 mètres cubes par heure ou plus. Malgré la présence d'une isolation vibratoire des sections de ventilation, l'installation de modules volumétriques nécessite une base solide.

Les modèles muraux se caractérisent par une faible productivité - jusqu'à 1 500 mètres cubes par heure et des dimensions compactes. L'installation s'effectue par ancrage au mur, en reliant les conduits d'air par le haut. L'ensemble peut être placé dans un local technique (balcon, salle de bain, dressing).

Les modules de fixation ourlés ou suspendus sont les plus appréciés. En règle générale, l'équipement a une conception de conduit et est destiné à être installé sous le plafond.

Le principal avantage des modèles suspendus est leur installation cachée. Cependant, pour installer l'appareil dans la pièce utilisée, vous devrez « utiliser » partiellement la hauteur des plafonds.

Paramètres de base pour choisir une unité de ventilation

Disposition et installation de systèmes de ventilation nécessite un investissement en capital et des coûts de main-d’œuvre considérables. Par conséquent, l'approche de choix du « cœur » du système de ventilation repose sur des calculs précis et l'analyse d'un certain nombre de paramètres.

Évaluation et calcul des caractéristiques techniques

Tout d’abord, vous devez décider des valeurs appropriées de capacité et de pression statique.

Performance

Le calcul de l'installation est basé sur les normes d'échange d'air selon le SNiP, la destination de la pièce, la zone de service et le nombre de résidents.

Il faut effectuer deux calculs (par le nombre de personnes et le taux de renouvellement d'air), comparer les indicateurs et sélectionner la valeur la plus grande.

Normes de consommation d'air par personne : indicateur typique - 60 mètres cubes par heure, au repos - 30 mètres cubes par heure. Taux de renouvellement d’air régulé : 1-2 – pour les immeubles d’habitation, 2-3 – bureaux, centres commerciaux

Un exemple de détermination de la productivité (L) pour une maison dans des conditions données :

• nombre de membres de la famille – 3 personnes ;
• superficie de la maison – 70 m² ;
• hauteur sous plafond – 3 m.

Formule 1. Calcul basé sur le nombre d'habitants :

L=N*norme,

Où:

• N – le nombre d'habitants ;
• norme – débit d'air (pas moins de 40 mètres cubes/h).

L=3*40=120 mètres cubes/heure.

Formule 2. Calcul par taux de renouvellement d'air :

L=S*H*n,

Où:

• S - carré;
• H - hauteur;
• n – taux de renouvellement d’air normalisé.

L=70*3*1,5=315 mètres cubes/heure.

Conclusion : pour assurer une circulation d'air suffisante, une installation d'une capacité d'au moins 315 mètres cubes par heure est nécessaire.

Indicateurs typiques des unités de ventilation :

• 100-500 mètres cubes/h – les appartements et locaux séparés ;
• 500-2000 m3/h – les ménages privés, les chalets ;
• 1000-10000 m3/h – bâtiments industriels, ateliers, bureaux.

Pression statique

La valeur indique la pression créée par le ventilateur pour opposer une résistance au chemin de circulation de l'air. Un calcul précis de la pression statique nécessite de prendre en compte la résistance de tous les éléments du réseau.

Les calculs « manuels » sont difficiles à réaliser sans une expérience appropriée. Les spécialistes utilisent un progiciel tel que MagiCad.

Valeurs de pression moyennes à une vitesse d'écoulement d'air de 3-4 m/s : appartements 50-150 m² - 75-100 Pa, chalets 150-350 m² - 100-150 Pa

Les données fournies s'appliquent spécifiquement aux unités de ventilation modulaires, et non aux systèmes en kit, dans lesquels la chute de pression sur la vanne d'air, l'aérotherme, le filtre et d'autres composants doivent être prises en compte.

En plus des paramètres indiqués, vous devez évaluer :

1. Efficacité énergétique. Pour chacun des modèles possibles, il faut calculer le coût de l'électricité pour 1 an en tenant compte du mode de fonctionnement hiver et été. La classe de consommation d'énergie indique le rapport entre l'énergie dépensée et le volume de chaleur produite.
2. Efficacité du récupérateur. Il est nécessaire de comparer les valeurs d'efficacité dans différents modes de fonctionnement du PES. Les échangeurs de chaleur avec une cassette à double plaque et une zone intermédiaire ont un indicateur de rendement élevé - le rendement atteint 70 à 90 %.
3. Puissance de chauffage. Le chiffre typique pour les unités de ventilation domestique est de 3 à 5 kW.

Il est préférable de privilégier les modèles dotés de la possibilité de réduire automatiquement la vitesse du ventilateur pour ajuster la charge sur le réseau.

Niveau sonore et degré de filtration

La puissance acoustique montre à quel point l’installation assemblée sera « bruyante ».

L'effet sonore est déterminé par deux grandeurs :

• LwA – degré de puissance acoustique ;
• LpA - niveau de pression acoustique.

Le véritable « bruit » doit être évalué sur la base du premier indicateur. Différents fabricants peuvent mesurer la puissance acoustique en utilisant différentes méthodes, de sorte que les mêmes valeurs donnent parfois des résultats différents dans la pratique.

Une méthode efficace pour évaluer le « son » d’une installation consiste à tester l’équipement dans la salle d’exposition. Le niveau de bruit admissible dans une zone résidentielle est de 25 à 45 dB

La qualité de l'air entrant dépend du type de systèmes de nettoyage.

Étapes de filtration possibles :

• barrière contre les grosses poussières de rue, la laine et les peluches - nettoyage grossier avec filtres G4, G3 avec une efficacité de 90 % ;
• protection contre les poussières fines de 1 micron – classe de filtration F7-F9 ;
• nettoyage absolu, offrant une barrière contre les particules de 0,3 microns - filtres HEPA (H10-H14), efficacité - 99,5%.

Pour les immeubles d’habitation, les deux premières étapes de nettoyage suffisent. Une filtration très efficace est utilisée dans les établissements médicaux, les locaux de production de médicaments, d'aliments et d'électronique.

Facilité d'utilisation : fonctionnalités nécessaires

Les PVU domestiques sont équipés d'un système d'automatisation intégré, d'un panneau de commande et d'un écran LCD affichant tous les paramètres d'échange d'air. En plus des options de base (réglage de la vitesse du ventilateur, de la température), des fonctions pratiques sont les bienvenues.

Minuteur. La gestion des scénarios vous permettra d'optimiser le mode de fonctionnement pour une certaine heure de la journée ou un jour de la semaine.

Pour un réglage précis, il est conseillé de choisir des appareils dotés d'un ventilateur à 5 vitesses ou plus, ainsi que d'une horloge en temps réel qui ne se réinitialise pas lors de la mise hors tension.

Redémarrage. La possibilité d'allumer et d'enregistrer automatiquement les paramètres définis en cas de panne de courant.

Indicateur de colmatage du filtre. Une option pratique est la notification du remplacement de l'élément filtrant. Les modèles de haute technologie sont équipés de capteurs de changement de pression à l'entrée du filtre à air - lorsqu'ils sont sales, la chute de pression augmente.

Autodiagnostic. Tout équipement tombe en panne avec le temps. Il est utile que l'automatisation «informe» d'un dysfonctionnement - cela aidera à identifier et à résoudre le problème en temps opportun.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Système de ventilation à économie d'énergie avec récupération suspendue type Daikin VAM/800FB :

Conception, caractéristiques et technologie d'installation du module portable de soufflage et d'évacuation Vents Micro 60/A3 :

PVU 400 de Ventrum avec chauffage électrique et échangeur de chaleur rotatif :

Un système de ventilation utilisant un module d'alimentation et d'évacuation est utilisé dans des pièces de différentes utilisations et tailles.

Garantir un échange d'air de haute qualité dépend d'un calcul et d'une sélection appropriés des équipements de climatisation. Si vous avez des doutes sur vos propres capacités, il est préférable de se tourner vers des professionnels pour déterminer les paramètres et développer le projet.

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