é tude et réhabilitaton du système de climatisation en vue du refroidissement du LATE de l'ENSET de Douala

1.5 RÉSEAUX AERAULIQUES [4] [5] [7] [11]

Une fois que l'air du local à climatiser ou à conditionner a été traité par les différents composants, il passe donc dans un ensemble de conduits appelé gaines (réseaux aérauliques). Ces dernières ont pour principal rôle la distribution des différents airs dans l'installation. La construction de ces gaines peut varier suivant la nature des matériaux qui les composent, la forme. En outre il est important que les conduits remplissent certaines conditions d'isolation, d'étanchéité, d'hygiène ainsi que les conditions climatiques de la région.

1.5.1 Classification des réseaux de distribution d'air [4]

On peut distinguer les réseaux de distribution d'air suivant la nature des matériaux, la forme, la vitesse de l'air, l'isolation et la nature du réseau.

1.5.1.1 Suivant la nature du matériau [4] Les gaines peuvent être construites

· En tôle ; dans ce cas elles sont généralement appelées gaines métalliques et peuvent être réalisées en acier galvanisé, acier noir ou en aluminium.

· En panneau à base de plâtre : les conduits à base de plâtre se présentent sous deux formes ; on a les gaines non isolées en staff et celles isolées en staff. Ces

31

conduits présentent un bon rapport qualité/prix par rapport aux gaines en tôle dont la fabrication est complètement locale.

· En panneau à base de polyuréthane : ceux-ci ont de bonnes caractéristiques d'isolation thermique et sont légers.

· En panneau à base de fibres minérales : ils sont de moins en moins utilisés à cause de leur mauvais vieillissement.

· En fibrociment : Ceux sont les plus utilisés pour la réalisation de pièces singulières de toutes dimensions et leur épaisseur varie entre 7 et 12 mm suivant les dimensions du conduit.

· En maçonnerie et en béton : qui sont couramment utilisés pour les gaines verticales et de grandes dimensions.

· En matières plastiques (polychlorure de vinyle, polyéthylène) : sont plus utilisés dans l'industrie chimique. On distingue aussi les conduits diffusants en textile et les conduits flexibles.

1.5.1.2 Suivant la forme [4]

Les conduits aérauliques peuvent se retrouver sous plusieurs formes à savoir :

· La forme circulaire spiralée

· La forme ronde

· La forme rectangulaire

· La forme ovalisée

1.5.1.3 Suivant la vitesse de l'air [4]

On peut également classer les réseaux aérauliques suivant la nature de l'air qui y circule. On a donc :

· Les réseaux basses vitesses (BV) ou basses pressions (BP). La vitesse de l'air est inférieure à 10 m/s et généralement 7 m/s en climatisation de confort.

·

32

Les réseaux Grandes vitesse (GV) ou hautes pressions (HP) ; ici la vitesse de l'air dans les conduits est supérieure à 10 m/s, ces réseaux sont utilisés lorsque les dimensions des conduits d'air sont très importantes. Le tracé des conduits à grande vitesse ont fait l'objet d'attentions particulières et le tableau suivant résume les vitesses recommandées :

Tableau 1.2 vitesse de l'air recommandée [4]

Vitesse de l'air recommandée dans les réseaux de gaine conditionnement d'air				Application
Gaine en tôle		Gaine en fibre de verre
Vitesse en m/s		Vitesse en m/s	Appartement de luxe
3		3,5	Hôpital
3		3,5	Bureaux privés de direction
3		3,5	Bibliothèque, laboratoire
4		4 ,5	Magasin
4		4,5	Théâtre, cinéma
5		5,5	Restaurant
6		6 à 7	Banque, lieux publics
6		6 à 7	Cafétéria
6
		6à 7	Gands ensembles, magasins
8			Applications industrielles
8 à 10

1.5.1.4 L'isolation des conduits [4]

Dans le but de limiter les déperditions thermiques de l'air acheminé, d'éviter les phénomènes de condensation qui apparaissent chaque fois que la température superficielle autour de la gaine est inférieure à la température de rosée de l'air véhiculé, il est souvent important de recouvrir les conduits avec un isolant thermique.

Lp = 10.log ( ~ ~ )

33

Il s'agit d'un matériau ayant un coefficient de conductivité assez bas pour résister à la transmission de la chaleur entre l'air ambiant et celui de la gaine. Cet isolant peut être de la laine de verre, du matelas type armaflex, ou des plaques de polystyrène. Selon les cas, l'isolation peut être à l'intérieur du conduit ou à l'extérieur. Certaines gaines de par leur constitution sont des gaines isolées par conséquent il n'est plus nécessaire d'y recouvrir un isolant. Par contre, les gaines isolées placées à l'extérieur doivent faire l'objet dans certains cas d'une protection mécanique particulière. Toute installation frigorifique à compression engendre des bruits du fait du fonctionnement des machines. Il est conseillé de choisir des composants silencieux ou alors de prendre des mesures d'isolation en revêtant d'un isolant phonique. Par conséquent, le bruit transmis en un point donné ne dépasse pas le seuil exigé par la réglementation ou qu'il soit maintenu en dessous du seuil à partir duquel il ne crée pas de gènes pour les occupants. Pour cela, on utilise du matériel d'amortissement acoustique pouvant être classé comme suit :

· Les baffles acoustiques : ils sont constitués d'un cadre en acier galvanisé et de laine minérale monobloc revêtue de voile.ils utilisés pour les moyennes et hautes fréquences et pour de basses et moyennes fréquences.

· Les caissons rectangulaires acoustiques : ils sont constitués d'un caisson en acier galvanisé avec brides de raccordement et de baffles acoustiques

· Les silencieux cylindriques : ils ont une forme circulaire avec une enveloppe extérieure en acier galvanisé, un isolant acoustique revêtu d'une tôle perforée. Ils peuvent être munis de noyau central sous forme d'ogive

· Les conduits acoustiques : ce sont des gaines semi rigides en aluminium et en polyester avec un isolant acoustique.

· Les plots anti vibratiles : Ils évitent la transmission des vibrations des machines tournantes à la structure du bâtiment.

Pour caractériser une source de bruit on utilise la notion de pression sonore. Cette donnée se mesure à l'aide d'un sonomètre et s'exprime de l façon suivante

34

[4]

avec P : pression acoustique en pascal,

Po : pression de référence, seuil d'audibilité à 1000Hz = 2. 10^-5Pa. Lp : pression sonore

Il existe des exigences au niveau des niveaux acoustiques que les bâtiments conditionnés doivent respecter. À l'intérieur du bâtiment, les limites fixées tiennent compte de l'implantation. La valeur maximale peut être définie comme une émergence par rapport au bruit ambiant. À l'intérieur des locaux, il existe des exigences réglementaires. Le tableau suivant rend compte des recommandations selon les types de locaux

1.5.2 Étanchéité et hygiène des conduits

La protection mécanique des gaines fait également office d'étanchéité ; les protections généralement rencontrées sont :

· Le revêtement isoxal (plaques ou rouleaux d'aluminium) pour les gaines tôle

· Le paxalumin dans le cas des gaines staff.

Un taux important de fuites peut avoir des conséquences désastreuses pour, par conséquent un accent particulier doit être mis sur l'accent du réseau. Ces conséquences peuvent être :

· Une impossibilité d'avoir les conditions recuises dans les locaux conditionnés,

· Des bruits générés important,

· Une dégradation de l'isolation,

· Un déséquilibrage des réseaux,

· Une surconsommation énergétique.

Pour donc éviter tout cela, il faut effectuer des tests d'étanchéité des réseaux qui consiste à faire débiter un ventilateur dans le réseau après l'avoir obturé.

35

Il est également nécessaire de garder les gaines dans de bonnes conditions hygiéniques. Pour cela, il existe des méthodes qui consistent en des écrasements et éventuellement à des contaminations. Ces opérations spécifiques sont effectuées après un diagnostic des conduits.

1.5.3 Types de matériaux adaptés au climat tropical humide [3] [4] [7]

Le Cameroun s'étend entre le 1°40 latitude Nord et le 13° latitude Nord et entre 8°30 longitude Est et le 16°10 longitude Est. De telles coordonnées géographiques placent le Cameroun dans la zone du climat tropical humide. On doit choisir ceux qui conviennent le mieux que d'autres au climat tropical humide car l'environnement climatique joue un rôle très important dans le choix des matériaux. À Douala il est recommandé d'utiliser les gaines en tôle plus précisément celles en tôle galvanisée, car elles résistent assez à la corrosion. Ces gaines doivent être isolées pour éviter les condensations. Cette isolation avec 50 mm de laine de verre pour les gaines de soufflage et de 25 mm pour les gaines de reprises. L'isolant doit comporter une couche d'étanchéité sur sa face extérieure jouant un rôle d'écran de vapeur. On peut également utiliser les gaines en contre-plaqué à condition de les choisir en qualité marine. L'emploi de ceux-ci est de moins en moins récurent car ils sont réservés surtout aux gaines de faible section et de petite longueur pour des raisons économiques.

Les panneaux préfabriqués de fibre de verre ou laine de verre rigide sont fortement déconseillés pour le réseau aéraulique en climat tropical humide car ils se détériorent après quelques années (3 à 5 ans) suite à l'humidification de la laine (humidité relative de l'air trop élevé 80 à 100%)

1.5.4 Notions diverses sur les gaines [4]

1.5.4.1 Coefficient de forme

Une gaine peut avoir diverses formes mais de façon générale on trouve l'équivalent entre ces formes en forme ronde. Pour une gaine rectangulaire, le coefficient de frome se définit comme le rapport du côté le plus grand par le côté le plus petit. Pour une

36

gaine donnée ce coefficient doit être au plus égal à 4. Pour une section de gaine donnée et pour un même débit d'air véhiculé, lorsque le facteur de forme augmente, les éléments suivants augmentent également.

· Les pertes de charges linéaires

· Le poids de la gaine

· La surface de la gaine

· Les apports calorifiques au niveau de la gaine. Il est préférable de choisir les gaines qui ont un coefficient de forme proche de 1.

1.5.4.2 Diamètre équivalent [4]

Pour une gaine ayant un forme quelconque et une section donnée, on peut définir une gaine ronde équivalente ayant un diamètre appelé diamètre équivalent. Il existe deux types de diamètres équivalents à savoir le diamètre équivalent pour une même vitesse encore appelé diamètre hydraulique et le diamètre équivalent pour un même débit. Le diamètre hydraulique est le diamètre d'un conduit circulaire qui crée la même perte de charge que le conduit rectangulaire pour une même vitesse de l'air. Le diamètre équivalent pour un même débit est le diamètre d'un conduit circulaire qui crée la même perte de charge que le conduit rectangulaire pour le même débit d'air. Pour un conduit rectangulaire de côtés a et b, les diamètres équivalents sont donnés par les formules suivantes :

Tableau 1.3 Diamètres équivalents [4]

Diamètres équivalents			Pour une même vitesse (diamètre hydraulique)
Pour un même débit (diamètre en conditionnement d'air)		!".~.$% dh =
deq = 1,265.('.1'		!~&$%
~&$ )0,2

37

1.5.5 Organes accessoires d'un réseau aéraulique [4]

Un réseau aéraulique est souvent composé d'un certain nombre d'accessoires qui permettent d'optimiser le fonctionnement de l'installation.

1.5.5.1 Régulateur de débit [4]

Un régulateur de débit est un élément permettant de maintenir un débit d'air constant dans les conduits des systèmes à débit d'air variable. On distingue :

· Les régulateurs de débit d'air constant :

Ils sont généralement circulaires et de diamètres compris entre 80 mm et 250 mm, ils permettent de maintenir un débit nominal à la sortie quelques soient les variations de pression en amont (plage de 80 à 700 Pa). Ils sont généralement calibrés en usine mais dans certains cas, il est possible de régler ce débit sur place.

· Les régulateurs des systèmes à volume d'air variable

Ils ont pour but d'apporter dans chaque local ou dans chaque zone exactement la quantité d'air qui est nécessaire pour maintenir la température voulue. Ils sont montés sur les circuits terminaux et sont commandés par servomoteur.

1.5.5.2 Pièges à son

Ils ont pour rôle la diminution du niveau acoustique du local ; il est recommandé des niveaux de pression suivant le type de local :

· Bureau 35 à 40 dB

· Salle de réunion, bibliothèque 30 à 40 dB

· Hall d'accueil 40 à 50 dB

· Supermarchés 45 à 50 dB

Les pièges à son sont mis en oeuvre dans les conduits de distribution d'air dans le but de respecter les niveaux de pression acoustique indiqués. Ces accessoires peuvent également être inclus à l'appareil de traitement de l'air.

1.5.5.3 Les éléments terminaux de diffusion d'air [4] [7]

Ce sont des accessoires montés sur la ligne de distribution d'air permettant d'assurer le soufflage de l'air traité dans le local à conditionner ainsi que la reprise de l'air vicié. On doit choisir ces éléments en fonction de la portée (distance entre l'élément de diffusion et l'endroit où la vitesse moyenne du jet d'air est tombée en dessous de 0,25m/s), la zone d'occupation (zone qui couvre une hauteur de 1,80m en partant du sol et qui s'arrête à 0,6m des parois verticales), le rayon de diffusion et la méthode de diffusion. Une bonne diffusion doit assurer un confort maximum aux occupants (surface de la zone d'occupation qui peut être couverte par un élément de diffusion et dans laquelle on maintient une vitesse moyenne). La diffusion de l'air neuf peut se faire soit par induction c'est-à-dire l'air est traité dans le local avec une vitesse initiale importante ensuite l'air du local est attiré et entrainé par l'air traité auquel il se mélange. Soit par déplacement ; ici l'air traité est introduit dans le local avec une vitesse initiale faible et remplace en totalité l'air présent dans le local.

38

Figure 1.19 diffuseur multi cône carré Figure 1.20 grille murale à double

déflecteur