Calcul grille d'aération : RE2020, DTU, NF

Une ventilation efficace est primordiale pour la santé, la sécurité et le confort des occupants d'un bâtiment, qu'il soit résidentiel, tertiaire ou industriel. Le dimensionnement correct des grilles d'aération est crucial pour garantir un renouvellement d'air suffisant, prévenir l'humidité, les moisissures et la stagnation des polluants. Ce guide détaille les méthodes de calcul de la section de grille d'aération, en conformité avec la réglementation française, incluant la RE2020, les DTU et les normes NF.

Réglementations et normes applicables à la ventilation

Le dimensionnement des systèmes de ventilation et des grilles d'aération est soumis à plusieurs réglementations et normes, dont le respect est crucial pour garantir la conformité et la performance du bâtiment. Une non-conformité peut entraîner des pénalités et des problèmes de santé pour les occupants.

Réglementation thermique et la RE2020

La réglementation thermique française, actuellement incarnée par la RE2020 pour les bâtiments neufs, impose des exigences strictes en matière de performance énergétique et de qualité de l'air intérieur. Ces exigences définissent des débits d'air minimum à atteindre, en fonction de la destination du bâtiment (habitation, bureaux, commerces, etc.) et de sa localisation géographique. Le calcul de ces débits d'air est une étape fondamentale du processus de conception, directement liée au dimensionnement des grilles d'aération.

La RE2020 vise à réduire la consommation énergétique des bâtiments, tout en améliorant leur confort et leur impact environnemental. Une ventilation performante contribue significativement à ces objectifs. Le respect des exigences de la RE2020 est obligatoire pour l'obtention du permis de construire.

Normes relatives à la qualité de l'air intérieur (QAI)

Les normes relatives à la qualité de l'air intérieur, comme la NF EN 15251, spécifient les niveaux acceptables de concentration de polluants (CO2, particules fines, composés organiques volatils, etc.). Pour atteindre ces niveaux, un renouvellement d'air adéquat est nécessaire. Le dimensionnement des grilles d'aération doit donc garantir un débit d'air suffisant pour assurer une bonne dilution et extraction de ces polluants.

NF EN 13779: Ventilation des bâtiments – Performance des systèmes de ventilation.
NF EN ISO 16000: Air intérieur – Partie 1: Stratégie générale pour la mesure de la qualité de l'air intérieur.
NF EN 15251: Qualité de l'air intérieur – Ventilation des bâtiments non résidentiels.

Normes relatives aux grilles d'aération

Les grilles d'aération elles-mêmes doivent répondre à des normes spécifiques en termes de matériaux, de résistance à la pression, de résistance au feu, et de performance acoustique. Certaines certifications garantissent la conformité des produits aux exigences réglementaires, assurant ainsi la sécurité et la durabilité de l'installation. Le choix des matériaux est crucial pour l’efficacité, la durabilité et la facilité d’entretien du système.

Cas particuliers et bâtiments spéciaux

Des réglementations spécifiques s'appliquent à certains types de bâtiments, tels que les locaux industriels, les établissements recevant du public (ERP), les locaux à risques (laboratoires, hôpitaux) ou les bâtiments à haute performance énergétique (BBC). Ces réglementations peuvent imposer des exigences plus strictes en matière de ventilation et de filtration d'air, nécessitant un dimensionnement plus précis des grilles d'aération. Des calculs plus complexes, prenant en compte des paramètres spécifiques, sont alors requis.

Méthodes de calcul de la section de grille d'aération

Le calcul de la section d'une grille d'aération vise à déterminer la surface minimale nécessaire pour assurer le débit d'air requis, tout en minimisant les pertes de charge et en optimisant le confort acoustique. Ce calcul s'appuie sur plusieurs paramètres clés.

Détermination du débit d'air nécessaire

Le débit d'air nécessaire (Q) dépend de plusieurs facteurs : la surface du local (A), le nombre d'occupants (N), le type d'activité (habitation, bureau, cuisine, salle de bain, etc.), et la nature de l'équipement présent (appareils de cuisson, etc.). Plusieurs méthodes de calcul existent, basées sur les normes et réglementations en vigueur. On peut utiliser des formules empiriques ou des logiciels de simulation thermique.

Voici quelques exemples de méthodes de calcul du débit d'air:

Méthode par personne: On considère un débit d'air par personne, variant selon l'activité. Par exemple, 30 m³/h par personne en habitation.
Méthode par surface: On considère un débit d'air par unité de surface, souvent exprimé en m³/h/m². Ce débit varie en fonction du type de local.
Méthode par activité: Certains locaux, comme les cuisines ou les salles de bain, nécessitent des débits d'air spécifiques pour l'extraction des odeurs et de l'humidité.

Pour une chambre de 15 m², on pourrait estimer un besoin minimal de 45 m³/h (3 m³/h/m²).

Choix de la vitesse d'air

La vitesse de l'air (V) à l'intérieur de la grille doit être choisie avec précaution. Une vitesse trop élevée peut générer des courants d'air gênants, du bruit et des pertes d'énergie. Une vitesse trop faible peut compromettre l'efficacité de la ventilation. Les vitesses recommandées varient généralement entre 0.2 et 0.5 m/s pour les grilles d'aération.

Calcul de la section de la grille

Une fois le débit d'air (Q) et la vitesse d'air (V) déterminés, le calcul de la section de la grille (S) est relativement simple : **S = Q / V**. Il est important de convertir les unités de mesure pour obtenir une cohérence dans le calcul (m³/s et m/s).

Exemple : Pour un débit de 45 m³/h (0.0125 m³/s) et une vitesse de 0.3 m/s, la section nécessaire est de 0.042 m² (environ 420 cm²).

Influence des pertes de charge

Les pertes de charge dans les conduits de ventilation et au niveau de la grille elle-même réduisent le débit d'air réel. Ces pertes de charge sont influencées par la longueur des conduits, leur diamètre, le nombre de coudes, et les caractéristiques de la grille (type de grille, résistance à l'écoulement de l'air). Pour compenser ces pertes de charge, il est nécessaire d'augmenter légèrement la section de la grille, notamment en utilisant un facteur de correction.

Choix du type de grille d'aération

Il existe une grande variété de grilles d'aération, chacune ayant ses propres caractéristiques en termes de forme, de matériau, de performance acoustique et de réglages. Le choix du type de grille influence la section nécessaire et l'efficacité du système de ventilation. Les grilles réglables permettent une meilleure adaptation aux besoins et permettent une optimisation de la ventilation selon le temps.

Grilles fixes : Simples et économiques, mais peu adaptables.
Grilles réglables : Permettent de contrôler le débit d'air et de l'adapter aux besoins.
Grilles avec déflecteurs : Permettent de diriger le flux d'air et de minimiser les courants d'air.

Outils de calcul et logiciels de simulation

Pour des projets complexes, l'utilisation de logiciels de simulation thermique et de dynamique des fluides (CFD) est recommandée. Ces logiciels permettent de modéliser le comportement du système de ventilation, de prendre en compte les pertes de charge, et d'optimiser le dimensionnement des grilles d'aération. Ils permettent une meilleure précision dans les calculs et facilitent la prise de décision.

Cas d'étude et exemples concrets

Voici quelques exemples illustrant le calcul de la section de grille d'aération pour différents types de locaux. Il est important de rappeler que ces exemples sont simplifiés et qu'un calcul précis nécessite la prise en compte de nombreux paramètres.

Exemple 1 : chambre à coucher

Pour une chambre de 12 m², occupée par 2 personnes, on peut estimer un débit d'air nécessaire de 120 m³/h (60 m³/h/personne). En considérant une vitesse d'air de 0.3 m/s et en tenant compte d'un facteur de correction de 1.2 pour les pertes de charge, le calcul donne:

Débit d'air (Q) = 120 m³/h = 0.033 m³/s

Vitesse d'air (V) = 0.3 m/s

Facteur de correction (Fc) = 1.2

Section (S) = (Q / V) * Fc = (0.033 m³/s / 0.3 m/s) * 1.2 = 0.132 m² (environ 1320 cm²)

Exemple 2 : salle de bain

Pour une salle de bain de 4 m², compte tenu de la forte production d'humidité, on peut estimer un débit d'extraction d'air de 60 m³/h. Avec une vitesse d'air de 0.4 m/s et un facteur de correction de 1.1, on obtient:

Débit d'air (Q) = 60 m³/h = 0.0167 m³/s

Vitesse d'air (V) = 0.4 m/s

Facteur de correction (Fc) = 1.1

Section (S) = (Q / V) * Fc = (0.0167 m³/s / 0.4 m/s) * 1.1 = 0.046 m² (environ 460 cm²)

Exemple 3 : bureau

Pour un bureau de 20 m², occupé par 4 personnes, avec des équipements informatiques, on peut estimer un débit d'air de 180 m³/h. Avec une vitesse d'air de 0.3 m/s et un facteur de correction de 1.15:

Débit d'air (Q) = 180 m³/h = 0.05 m³/s