Ventilation des salles de conférence
Une salle de conférence peut passer d’un état vide à une forte occupation en quelques minutes seulement. Cela entraîne des changements rapides tant au niveau de la charge thermique que des besoins en air frais. La ventilation doit donc pouvoir apporter d’importants débits d’air de manière efficace, sans exposer les personnes assises près du diffuseur de soufflage à des courants d’air ou à de grands écarts de température.
Une étude scientifique menée par l’Université de Gävle et l’Université de Linköping montre comment la conception d’un diffuseur de soufflage à jets d’air confluents influence la qualité de l’air, l’évacuation de la chaleur et le confort thermique dans les salles de conférence. Les résultats montrent que ce n’est pas uniquement le débit d’air total qui importe. Le nombre de buses, leur emplacement et la surface de sortie totale influencent la manière dont l’air atteint et est utilisé dans la zone occupée.
Les salles de conférence imposent des exigences particulières à la ventilation
L’occupation d’une salle de conférence varie souvent bien plus que dans un bureau individuel, par exemple. Dès le début d’une réunion, le taux de CO₂ et le dégagement de chaleur augmentent rapidement. Les ordinateurs, les écrans, l’éclairage et d’autres équipements techniques peuvent en outre contribuer à une chaleur supplémentaire.
La solution de ventilation doit donc pouvoir :
- apporter suffisamment d’air frais en pleine occupation
- évacuer la chaleur dégagée par les personnes et les équipements techniques
- limiter le risque de courants d’air dans la zone occupée assise
- fonctionner aussi bien à faible qu’à fort débit d’air
- assurer une répartition de l’air homogène et maîtrisée
- s’intégrer à une ventilation à la demande
Les participants étant généralement assis pendant de longues périodes, même des vitesses d’air relativement faibles peuvent être perçues comme gênantes. Cela concerne en particulier la zone des pieds et des chevilles, où des flux d’air bas ou orientés vers le bas peuvent provoquer un inconfort thermique local.
Qu’est-ce que la ventilation à jets d’air confluents ?
La ventilation à jets d’air confluents est appelée en anglais confluent jets ventilation, abrégée CJV. Cette technique repose sur l’introduction de l’air soufflé à travers plusieurs petites buses placées à proximité les unes des autres.
Chaque buse crée un jet d’air distinct. À une certaine distance du diffuseur, ces jets commencent à interagir et forment ensemble un flux d’air plus large et continu. En répartissant le débit d’air sur de nombreuses buses, il est possible de limiter la vitesse de sortie de chaque ouverture tout en apportant un débit d’air total important dans la pièce.
Le nombre, l’emplacement et l’orientation des buses influencent notamment :
- la vitesse et la portée des jets d’air
- la rapidité avec laquelle l’air soufflé se mélange à l’air ambiant
- la température dans la zone occupée
- l’âge moyen de l’air dans les différentes parties de la pièce
- la capacité à évacuer l’excès de chaleur
- le risque de courants d’air près du sol
Cela signifie que la configuration de la matrice de buses est un élément central du fonctionnement du diffuseur de soufflage.
Recherche sur la ventilation à jets d’air confluents dans les salles de conférence
Dans l’étude A Numerical and Experimental Investigation of a Confluent Jets Ventilation Supply Device in a Conference Room, Harald Andersson, Mathias Cehlin et Bahram Moshfegh ont examiné le fonctionnement de trois configurations de buses différentes dans un environnement de salle de conférence.
Harald Andersson était à l’époque doctorant industriel en lien avec Repus. L’étude a été menée à l’Université de Gävle et à l’Université de Linköping, et publiée en 2022 dans la revue scientifique Energies.
Les chercheurs ont comparé des diffuseurs de soufflage avec trois matrices de buses différentes :
- une rangée de 19 buses
- deux rangées totalisant 38 buses
- trois rangées totalisant 57 buses
Les diffuseurs ont été étudiés selon deux combinaisons différentes de débit d’air et de température de soufflage. L’étude a combiné des mesures pratiques avec des calculs numériques CFD afin d’analyser les vitesses d’air, les températures et le mouvement de l’air dans la pièce.
La performance a été évaluée selon trois domaines clés :
- le confort thermique
- la qualité de l’air dans la zone occupée
- l’efficacité de l’évacuation de la chaleur
En comparant les résultats de mesure avec plusieurs modèles de turbulence, les chercheurs ont également pu évaluer quel modèle de calcul reproduisait le mieux le débit d’air réel.
La taille de la matrice de buses a influencé la répartition de l’air dans toute la pièce
Les résultats ont montré que la taille de la matrice de buses avait une grande importance, tant à proximité du diffuseur de soufflage que plus loin dans la zone occupée.
Lorsque le même débit d’air était réparti sur plusieurs buses et plusieurs rangées, la vitesse à travers chaque buse individuelle diminuait. Les diffuseurs à deux ou trois rangées de buses présentaient donc un momentum plus faible que celui à une seule rangée.
La matrice de buses plus grande préservait mieux les propriétés de l’air soufflé sur son trajet vers la zone occupée. Elle offrait également une répartition plus favorable de l’âge moyen de l’air, ce qui signifie que l’air frais soufflé était utilisé plus efficacement là où se trouvaient les personnes.
L’étude montre ainsi qu’un plus grand nombre de buses ne modifie pas seulement les conditions immédiatement devant le diffuseur. La conception influence également la qualité de l’air et la répartition de la température dans le reste de la pièce.
Plusieurs rangées de buses ont amélioré la qualité de l’air
Selon les résultats numériques, le diffuseur à plusieurs rangées de buses a offert une meilleure qualité de l’air dans la zone occupée que celui à une seule rangée.
Une explication importante était que la surface de soufflage plus grande et la vitesse plus faible permettaient un transport plus favorable de l’air frais. L’air soufflé pouvait conserver ses propriétés plus longtemps et atteindre la zone occupée sans se mélanger aussi rapidement à l’air ambiant plus ancien près du diffuseur.
Pour une salle de conférence, cela est particulièrement pertinent. Lorsque de nombreuses personnes se trouvent dans un espace restreint, l’air apporté ne doit pas seulement pénétrer dans la pièce, mais aussi être réparti efficacement là où les participants sont assis.
L’étude montre donc l’intérêt de dimensionner l’ensemble de la répartition de l’air, et pas uniquement le débit d’air total.
Évacuation plus efficace de la chaleur depuis la zone occupée
Le diffuseur à matrice de buses plus grande a également présenté une meilleure efficacité d’évacuation de la chaleur. La vitesse de soufflage plus faible a permis aux forces thermiques motrices de la pièce de contribuer davantage au mouvement de l’air.
L’air chaud dégagé par les personnes et les équipements techniques s’élève naturellement. Lorsque l’air soufflé est introduit avec la vitesse et le schéma de diffusion appropriés, ce flux d’air entraîné par la température peut contribuer à évacuer la chaleur vers le haut, loin de la zone occupée.
Les résultats montrent que l’interaction entre le diffuseur de soufflage et les mouvements d’air naturels de la pièce est importante. Un momentum de sortie plus élevé n’est pas automatiquement meilleur. La manière dont l’air est apporté peut être aussi importante que la quantité d’air apportée.
Une vitesse d’air plus faible a réduit le risque de courants d’air au niveau des chevilles
Une question de confort essentielle dans les salles de conférence est le risque de courants d’air autour des jambes et des pieds. Les participants restent souvent assis pendant de longues réunions et peuvent donc être particulièrement sensibles aux flux d’air locaux.
Dans l’étude, le diffuseur à plusieurs rangées de buses a présenté des vitesses d’air plus faibles au niveau des chevilles que le diffuseur à une seule rangée. Cette vitesse plus faible a réduit le risque de courants d’air et d’inconfort thermique local.
Ce résultat illustre un principe de conception important : lorsqu’un débit d’air est réparti sur une plus grande surface de sortie, la vitesse de chaque buse peut être réduite. Cela crée de meilleures conditions pour apporter la quantité d’air nécessaire sans provoquer d’inconfort dans la zone occupée assise.
Que signifient ces résultats pour la conception des salles de conférence ?
L’étude montre que l’emplacement et le nombre de buses doivent être considérés comme des paramètres de conception à part entière. Il n’est pas possible d’évaluer le fonctionnement d’un diffuseur de soufflage uniquement sur la base de sa dimension de raccordement ou de son débit d’air total.
Lors de la conception, il convient notamment de prendre en compte :
- les dimensions de la pièce et la hauteur sous plafond
- le nombre de places assises et l’occupation prévue
- les débits d’air de dimensionnement minimal et maximal
- la température de l’air soufflé
- la charge thermique interne due aux personnes et aux équipements
- l’emplacement du diffuseur par rapport aux places assises
- le nombre, l’orientation et la surface de sortie des buses
- les exigences en matière de niveau sonore et de perte de charge
Un diffuseur de soufflage à plusieurs buses peut offrir de bonnes conditions pour gérer d’importants débits d’air, mais il doit tout de même être dimensionné pour la pièce concernée. Les résultats de l’étude doivent donc être considérés comme un soutien au principe technique, et non comme une garantie que chaque diffuseur à buses offre la même performance dans toutes les installations.
Les gaines de soufflage à buses répartissent l’air sur une plus grande surface
Dans une gaine de soufflage à buses, le conduit fait office à la fois de voie de transport et de dispositif de répartition de l’air. L’air soufflé est diffusé à travers de nombreuses buses le long de la surface du conduit, au lieu d’être concentré en quelques points de soufflage distincts.
Cela permet d’adapter :
- le nombre de buses en fonction du débit d’air concerné
- l’orientation des buses en fonction de la géométrie de la pièce
- le schéma de diffusion en fonction de l’ameublement et de la zone occupée
- la longueur et la dimension du conduit en fonction de l’installation
- la finition et la teinte en fonction des exigences architecturales
Pour les grandes salles de conférence, salles de conseil, salles de formation et salles de réunion, cela peut permettre une répartition homogène de l’air sur une zone occupée allongée ou concentrée.
Une gaine de soufflage à buses peut en outre réduire le besoin de dérivations et de diffuseurs de soufflage séparés. Cela peut offrir un tracé de conduit plus cohérent et une esthétique plus épurée dans les locaux où les installations sont apparentes.
Des diffuseurs de soufflage adaptés à différentes conditions d’installation
Toutes les salles de conférence ne se prêtent pas au même type de diffuseur de soufflage. Certains locaux ont des installations apparentes, tandis que d’autres disposent d’un faux plafond ou d’un espace limité pour le tracé des conduits.
Repus fabrique à la fois des gaines de soufflage à buses et d’autres types de diffuseurs de soufflage pouvant être adaptés aux conditions du projet. Selon l’emplacement et le principe de répartition de l’air, la solution peut par exemple se présenter sous la forme de :
- gaine de soufflage à buses ronde ou carrée
- diffuseur plafonnier apparent
- diffuseur de soufflage mural
- diffuseur intégré au faux plafond
- diffuseur spécifique au projet avec dimensions et raccordements adaptés
En adaptant le nombre, l’emplacement et l’orientation des buses, le schéma de diffusion de l’air peut être conçu en fonction de l’usage et de l’ameublement de la pièce.
Ventilation à la demande en cas d’occupation variable
Les salles de conférence sont souvent utilisées de manière irrégulière. Dimensionner le système pour une occupation maximale tout en maintenant le même débit d’air toute la journée peut entraîner une consommation d’énergie inutile.
Avec une ventilation à la demande, le débit d’air peut être adapté en fonction, par exemple, de la présence, du taux de CO₂ ou de la température ambiante. Pour que cela fonctionne correctement, le diffuseur de soufflage doit assurer un schéma de diffusion adapté sur toute la plage de débit concernée.
Les gaines de soufflage à buses de Repus peuvent être dimensionnées pour des débits d’air variables. L’emplacement et l’orientation des buses sont adaptés aux régimes de fonctionnement minimal et maximal du local, ce qui permet une distribution d’air efficace même lorsque l’occupation varie.
L’étude de 2022 a examiné deux régimes de fonctionnement spécifiques et ne doit pas être interprétée à elle seule comme une validation complète de toutes les conditions VAV. Les résultats montrent néanmoins clairement que la configuration de la matrice de buses et le momentum de l’air soufflé influencent la qualité de l’air, l’évacuation de la chaleur et le confort.
Concevoir les diffuseurs de soufflage Repus dans MagiCAD et Revit
Pour les bureaux d’études en ventilation, les produits Repus sont disponibles via les outils de conception MagiCAD et Revit. Les produits peuvent ainsi être spécifiés directement dans les plans et les maquettes numériques.
Cela facilite le travail pour :
- choisir le produit et la dimension
- placer le diffuseur de soufflage dans la maquette
- vérifier les données techniques
- coordonner l’installation avec les autres éléments de construction
- créer un dossier clair pour l’entrepreneur et le maître d’ouvrage
Pour les besoins spécifiques à un projet, Repus aide également au choix du produit, au dimensionnement et à l’adaptation du schéma de diffusion.
Vous planifiez la ventilation d’une salle de conférence ?
Repus aide les bureaux d’études en ventilation, les entrepreneurs et les architectes à choisir le diffuseur de soufflage adapté en fonction de la géométrie de la pièce, de l’occupation, des débits d’air et des conditions d’installation.
N’hésitez pas à nous envoyer un plan ou une brève description du projet, incluant les dimensions de la pièce, les débits d’air souhaités et l’emplacement prévu des diffuseurs. Nous reviendrons vers vous avec une proposition de solution adaptée.
En savoir plus sur les gaines de soufflage à buses de Repus
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À propos de l’étude scientifique
L’article A Numerical and Experimental Investigation of a Confluent Jets Ventilation Supply Device in a Conference Room a été publié le 22 février 2022 dans Energies, volume 15, numéro 5, article 1630.
Auteurs : Harald Andersson, Mathias Cehlin et Bahram Moshfegh.
L’étude a été menée à l’Université de Gävle et à l’Université de Linköping, et comprenait à la fois des mesures expérimentales et des calculs numériques CFD.
DOI : 10.3390/en15051630
Lisez l’intégralité de l’article scientifique sur MDPI.
