Le traitement d'ambiance des bâtiments et locaux de grand volume impose à l'ingénieur en génie climatique de nombreuses contraintes. La solution est en général difficile à trouver. Elle résulte d'un parfait travail d'équipe entre le maître d'ouvrage, l'architecte et le climaticien. Mais le succès repose souvent sur l'expérience de ce dernier. L'énumération des principaux problèmes peut cependant aider à guider les études nécessaires au choix des équipements climatiques de ces locaux.
ANALYSE DES BESOINS HIVERNAUX
- Rappel historique
En 1960, le seul document existant pour le dimensionnement hivernal des bâtiments était "Méthode de calcul des déperditions thermiques des locaux en régime continu", éditée par l'AICVF, basée sur des travaux du CoSTIC datant de 1933. Dans ce guide, les effets dus au tirage thermique étaient traités, ainsi que les locaux ayant des ouvertures multiples.
Le DTU "Déperditions" de 1964 a amené le calcul en Watts et a enfin introduit des valeurs précises pour les isolants, bétons, parpaings, briques creuses, lames d'air,... A noter que ce DTU présentait une méthode pour calculer les infiltrations dans les locaux de grande hauteur.
- Situation actuelle et RT 2000
La RT 2000 fait apparaître des dispositions spécifiques pour les installations, mais elle se décompose en trois parties pour les calculs. A chaque fois, les valeurs du projet sont comparées à une valeur de référence. La première partie porte sur la bâti avec le calcul de Ubât ; la seconde sur le calcul du coefficient C et la troisième concerne le confort d'été. Cette réglementation concerne aussi bien le résidentiel que le tertiaire, qui sont maintenant traités à égalité, et s'applique à toutes les constructions neuves ou aux extensions de bâtiments existants. Sans entrer dans son détail, rappelons seulement qu'il s'agit de calculs réglementaires qui ne dispensent en aucune façon, pendant la phase de conception, d'effectuer les calculs de dimensionnement.
Pour ces calculs de conception, le seul document disponible est le DTU de 1975, puisque les règles Th-D de 1991 ne concernent que l'habitat. Mais aucun de ces documents ne traite de la problématique spécifique aux locaux de grand volume, et en particulier de grande hauteur. Un des points essentiels à traiter par le concepteur est de garantir le maintien et le contrôle de la température, voire de l'hygrométrie, quelles que soient les conditions intérieures et extérieures.
Afin d'éviter de grands développements techniques, la suite de cet article s'appuiera sur un exemple commenté, celui d'un bâtiment de 50 x 200 m ayant des hauteurs différentes de 5, 10 ou 20 m. Le tableau ci-contre présente les puissances obtenues par le calcul pour trois époques, 1960, 1990 et 2001. En 1960, bon nombre de bâtiments industriels et de hangars n'étaient pas isolés. Pour être plus précis, il aurait fallu tenir compte d'une majoration de surface car le remplissage se faisait très souvent en tôles ondulées. Pour les années 1990 et 2001, il a été tenu compte des réglementations en vigueur, en particulier des garde-fou introduits dans la RT 2000. Cet exemple, qui permet de suivre l'évolution des puissances à installer, servira de fil conducteur.
LES BESOINS EN AIR NEUF
Il faut souvent augmenter l'air neuf de façon sensible pour compenser les pertes d'air liées à l'utilisation du bâtiment et celles dues au tirage thermique et au vent extérieur. Les équipements mis en oeuvre dans un local peuvent aussi consommer de l'air. Il est important de dresser un bilan lors de l'étude.
- Occupation
L'application à la lettre de la réglementation conduirait à ne prendre en compte que le minimum d'air neuf imposé lié à l'occupation, défini dans le règlement sanitaire départemental type. Dans bon nombre de projets, la définition des besoins d'air neuf se limite à ce seul critère. S'il est prépondérant pour les locaux de moins de 100 m², il faut se poser la question des infiltrations au dessus de 300 m² (locaux devant être équipés de désenfumage pour les ERP) et dès 100 m² si les locaux font plus de 4 m de hauteur. A partir de 1 000 m², il faut obligatoirement en tenir compte.
Les densités d'occupation doivent être indiquées dans les documents de DCE (dossier de consultation des entreprises). A noter que les exemples types pour la ventilation établis par le CSTB à la suite des textes d'avril 1988 sont une bonne base pour définir la densité dans de nombreux ouvrages. Il faut aussi remarquer que pour certains bâtiments industriels, cette densité est très faible; Dans un hangar d'entretien d'avions, par exemple, elle est d'une personne pour 100 à 200 m² ce qui, dans notre exemple, conduirait à une occupation de 50 à 100 personnes.
- Aérodynamique des bâtiments
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Lire la suite dans le dossier technique "Maîtrise et qualité des ambiances dans les locaux de grand volume" du supplément d'ENERGIE PLUS N° 280 du 15 février 2002
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