HVAC as DIY
Outre le système de chauffage à circuit d’eau chaude et aérothermes soufflants, il est nécessaire d’installer dans nos locaux un système de ventilation adapté, afin de ne pas avoir l’impression d’étouffer au bout d’une heure quand il y a quinze personnes dans une même pièce. En réalité, il est de bon aloi que le système de ventilation soit intimement lié au système de chauffage et leur constuction doit être dûment coordonnée, tant sur l’aspect études que sur la réalisation.
Jamais sans ma VMC
Depuis vingt ans au moins, toutes les constructions individuelles ou collectives sont équipées d’une Ventilation Mécanique Contrôlée, donc l’acronyme “VMC” est désormais entré dans le langage courant, qui a minima évacue l’air vicié des pièces de service, telles la cuisine et la salle de bain. L’air neuf venant de l’extérieur entre par dépression via de petites bouches réalisées dans les fenêtres des pièces dites “à vivre”, à savoir les chambres et le séjour. Ce système appelé “VMC simple flux” a l’avantage de la simplicité, mais dans les régions tempérées ou froides, il est énergétiquement peu efficient. En effet, en plus d’évacuer l’air vicié, on fait – en période de chauffage – sortir la chaleur des pièces, ce qui n’est pas franchement économe.
Une solution pour éviter un tel gaspillage consiste à priviléger l’installation d’une VMC dite “double-flux“, qui dispose d’un échangeur de chaleur transférant la chaleur de l’air vicié en cours d’évacuation à l’air frais entrant. Ce système de transfert thermique oblige en outre à doubler l’ensemble des tuyauteries de ventilation.
Additional challenges
Au vu de la surface des locaux de l’Électrolab, + de 1500m², le choix d’une VMC “double flux” s’impose d’elle-même pour limiter la facture de chauffage en hiver. Il convient aussi de dimensionner le système au regard du nombre de personnes pouvant simultanément être présentes au même endroit. Ainsi, les débits d’une VMC standard pour maison d’habitation sont bien trop modestes pour convenir à nos besoins (il faut un équipement bien plus conséquent). Le lab est à considérer comme des locaux industriels, les exigences en terme de ventilation sont encore spécifiques. En effet, composé en grande partie d’ateliers et de quelques bureaux, on est bien loin ici d’une configuration de type “maison individuelle”, extensivement décrite sur des dizaines de sites internet, mais hélas sans grand intérêt ici. Ajoutons à cela qu’il faut prévoir des pièces en surpression – tel les salles blanches – et d’autres en dépression, comme la zone de traitement de surface, force est de constater que ventiler efficacement l’Électrolab est en réalité un challenge d’envergure qui donnerait même du fil à retordre à un climaticien de base.
No fear from DIY
Eu égard aux exigences élevées du système de climatisation du lab – dont quelques-unes sont citées ci-avant – on a fait l’économie de demander des devis à des professionnels du secteur, sachant pertinemment que la facture allait allègrement dépasser 100k€ 🙂 .
Autant consacrer du temps pour faire soi-même sa propre VMC, en compulsant les normes, calculant les débits, établissant les plans pour les passages de conduites, en tenant compte de la faible hauteur sous plafond, et organiser l’ensemble du chantier.
Ambititieux ? Certainement, mais pas infaisable pour autant. L’Électrolab dispose de suffisamment d’équipements et de machines pour conçevoir son propre système de VMC avec des performances et des fonctionnalités identiques sinon supérieures à une installation faite par un professionnel à partir de sous-ensembles du commerce. Afin de réussir ce projet et être à même de le financer, on s’attachera à respecter en permanence un mix optimal entre autoconstruction, récupération d’élements d’occasion et achat de sous-ensembles neufs.
Welding fever
Pièce maîtresse de notre système de ventilation, la Centrale de Traitement d’Air (CTA), qui contient notamment l’échangeur “double flux”, est réalisée en débutant par la construction de sa structure en acier mécano-soudé, réalisé en tube d’acier carré de quarante-cinq millimètres de coté.
Préparation des pièces du bâti de la CTA avant soudage TIG
Centrale de Traitement d’Air (CTA) : le bâti mécano-soudé en cours de construction.
Le tabouret de bar donne l’échelle.
Les parois de la CTA sont en tôle d’acier double épaisseur, les interstices étant remplis d’un isolant incombustible : la laine de roche. Puis débute l’équipement de la CTA : motoventilateur à cage d’écureuil, batterie chaude, registres et filtres sont prévus pour rentrer au millimètre. L’étanchéité de tous les sous-ensembles est stratégique et la simplicité d’accès – notamment pour le remplacement des filtres – est un point à considérer dès la conception, afin de faciliter les régulières actions de maintenance préventive que doit subir un tel équipement.
Réalisation d’encoches dans une tôle d’acier à la grignoteuse électrique
La même tôle en cours d’installation sur la CTA : elle fera office de paroi interne
A demanding challenge
Lorsqu’on utilise des pièces de récupération pour construire un nouvel équipement, on n’a pas toujours à disposition ce dont on aurait exactement besoin. Il faut accepter certains compromis, ou alors modifier les élements existants dont on dispose pour qu’ils atteignent les caractéristiques requises. Comme on est un peu juste en termes de dimensions, pouvoir grapiller quelques centimètres ça-et-là est parfois nécessaire, même si c’est au prix d’un effort significatif. C’est ce qui a été fait sur la batterie chaude de la CTA, dont l’un des raccords d’eau a dû être déplacé. Avant sa mise en place définitive, un contrôle pour s’assurer qu’il n’y a aucune fuite dans le circuit d’eau a été réalisé avec succès.
Déplacement d’un raccord d’eau sur la batterie chaude de la CTA. La photo a été prise immédiatement après l’opération de soudage. Il reste à décaper et repeindre la partie modifiée
Motoventilateur triphasé à cage d’écureuil de la centrale de traitement d’air
HVAC Control
Si la construction mécanique est un aspect important du chantier, il conviendra de la compléter d’un important dispositif de contrôle-commande assurant un pilotage automatique de l’ensemble de la ventilation. Une bardée de capteurs vont surveiller l’encrassement des filtres, les températures et pressions dans les diffrentes zones, avec comme summum d’optimisation (et donc d’économie d’energie) une mesure du CO₂dégagé par les êtres humains. Certes, cette dernière fonctionnalité n’est pas pour tout de suite, car il faudra prioritairement se charger de la commande de vitesse des motoventilateurs triphasés et du pilotage de la position des registes et clapets à l’aide de servovérins. Le système de contrôle devra aussi prévoir une fonction de désenfumage, comme c’est le cas dans tous les systèmes de ventilation installés dans des locaux de grande dimensions.
Élaborer et construire le système HVAC du lab est un challenge multidisciplinaire que les membres du lab font fort de relever, avec l’efficacité et l’énergie qui est un facteur clé de succès de tout projet d’envergure. Ce blog consacrera, au gré de son avancement, plusieurs articles à ce chantier tout à fait original.
