L'aéraulique
L’air est sans aucun doute l’élément qui influence le plus le bien être de l’homme. Trop peu d’oxygène dans un logement, un bureau ou dans un espace public, une température excessive, une atmosphère lourde, confinée ou viciée entraînent rapidement inconfort, déconcentration et fatigue. Et à partir de là, une augmentation de la nervosité, et pour ce qui concerne le lieu de travail, des erreurs et un taux d’absentéisme accru.
Le concept d'aéraulique recouvre toutes les techniques utilisant et manipulant l’air à une pression voisine de la pression atmosphérique. De ce fait, les secteurs de l’air comprimé et des techniques «sous vide» ne sont pas inclus dans l'aéraulique.
L’aéraulique fait appel à un certain nombre de composants (bouches et diffuseurs, conduits d’air, ventilateurs, filtres...) et est directement lié à la problématique de la qualité de l’air.
Les principales applications de l’aéraulique concernent les installations de ventilation et désenfumage, ainsi que les installations de chauffage à air chaud et de climatisation utilisant l’air.
Présentation d'Air Plus, société d'ingénierie de l'aéraulique
Les phénomènes aérauliques font partie intégrante de notre vie quotidienne. Ils touchent plusieurs domaines, allant du confort thermique aux systèmes de ventilation en passant par l'étude des flux d'air dans divers environnements. Voyons ensemble ce qu'est l'aéraulique, ses principes fondamentaux et les applications concrètes qui en découlent.
Qu'est-ce que l'aéraulique ?
L'aéraulique est une branche de la physique qui étudie les phénomènes liés à l'écoulement de l'air et aux transferts d'énergie que cela implique. Elle permet notamment de comprendre et de modéliser la circulation de l'air dans différents types de milieux, tels que les bâtiments, les transports ou encore les infrastructures industrielles.
Principes fondamentaux de l'aéraulique
La compréhension des phénomènes aérauliques repose sur quelques grands principes de base :
- La loi de conservation de la masse : cette loi stipule que la masse d'un fluide (en l'occurrence, l'air) doit se conserver au sein d'un système fermé. Cela signifie que si de l'air entre dans un système, une quantité équivalente doit en sortir.
- La loi de conservation de la quantité de mouvement : cette loi est également appelée "Principe fondamental de la dynamique" et s'applique aux fluides en mouvement. Elle permet de déterminer les forces qui agissent sur l'air en circulation.
- La loi des gaz parfaits : elle relie la pression, le volume et la température d'un gaz (ici, l'air) et permet de comprendre comment ces paramètres évoluent lors de l'écoulement de l'air.
- Les échanges de chaleur entre l'air et les occupants du bâtiment
- La distribution homogène de la température à l'intérieur des pièces
- Le renouvellement d'air pour éviter une sensation de confinement
- Le renouvellement d'air pour évacuer les polluants et les odeurs
- La filtration de l'air pour éliminer les particules fines et les allergènes
- L'humidification ou déshumidification de l'air pour maintenir un taux d'humidité optimal
- Des ouvertures judicieusement placées pour favoriser les courants d'air
- Des cheminées solaires pour créer une circulation d'air verticale
- Des brise-soleil pour limiter les surchauffes en été et favoriser le réchauffement passif en hiver
- La Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) : il s'agit d'un système très répandu qui extrait l'air vicié des pièces humides (cuisine, salle de bains) et insuffle de l'air neuf dans les pièces principales.
- La Climatisation : ce système permet non seulement de renouveler l'air mais aussi de réguler la température et l'humidité intérieures.
- Les systèmes mixtes : certains systèmes associent ventilation naturelle et mécanique pour optimiser les performances énergétiques du bâtiment.
- Le contrôle des émissions polluantes dans l'industrie (par exemple, la récupération et le traitement des fumées)
- La gestion des flux d'air dans les tunnels (ventilation, extraction de la fumée en cas d'incendie, etc.)
- L'étude des phénomènes météorologiques liés à l'écoulement de l'air (vents, turbulences atmosphériques, etc.)
- Systèmes de Ventilation : Ils sont utilisés pour fournir de l'air frais, maintenir la qualité de l'air intérieur et contrôler la température et l'humidité dans les bâtiments résidentiels, commerciaux et industriels.
- Climatisation : Ces systèmes contrôlent non seulement la température de l'air dans les espaces intérieurs, mais aussi l'humidité, la pureté de l'air et sa distribution.
- Chauffage : Bien que souvent associés aux systèmes hydrauliques, il existe des systèmes de chauffage aérauliques qui utilisent l'air comme moyen de distribution de la chaleur.
- Équipements de Filtration et de Purification de l'Air : Ces dispositifs éliminent les contaminants de l'air, améliorant ainsi la qualité de l'air dans les environnements intérieurs.
- Ventilateurs et Souffleries : Utilisés pour le mouvement de l'air, notamment dans les systèmes de ventilation, de refroidissement et de chauffage.
- Conduits et Accessoires : Ces composants forment le réseau par lequel l'air est distribué dans les systèmes de ventilation, de chauffage et de climatisation.
- Systèmes de Contrôle : Ces systèmes régulent le fonctionnement des équipements aérauliques, permettant un contrôle précis de la température, de l'humidité et d'autres paramètres environnementaux.
L'aéraulique dans les bâtiments : confort thermique et qualité de l'air intérieur
L'aéraulique joue un rôle essentiel dans la conception et la gestion des bâtiments, notamment en ce qui concerne le confort thermique et la qualité de l'air intérieur. Ces deux notions sont étroitement liées car elles dépendent toutes deux de la maîtrise de l'écoulement de l'air au sein du bâtiment.
Confort thermique et aéraulique
Le confort thermique d'un bâtiment est directement influencé par :
Pour garantir un confort thermique optimal, il est nécessaire de maîtriser les flux d'air et de mettre en place des systèmes de ventilation efficaces, adaptés aux besoins spécifiques du bâtiment.
Qualité de l'air intérieur et aéraulique
La qualité de l'air intérieur est un enjeu majeur pour la santé et le bien-être des occupants d'un bâtiment. L'aéraulique permet d'étudier et de contrôler les facteurs influençant cette qualité, tels que :
Ainsi, une bonne maîtrise des phénomènes aérauliques est essentielle pour assurer un environnement sain et confortable dans les bâtiments.
Systèmes de ventilation et aéraulique
Les systèmes de ventilation sont conçus pour assurer un renouvellement d'air suffisant et une répartition homogène de la température à l'intérieur des bâtiments. Ils reposent sur différents principes aérauliques pour garantir leur efficacité.
Ventilation naturelle
La ventilation naturelle s'appuie sur les différences de pression entre l'intérieur et l'extérieur du bâtiment pour créer des mouvements d'air. Elle peut être améliorée par la mise en place de dispositifs tels que :
Ventilation mécanique
La ventilation mécanique fait appel à des équipements (ventilateurs, extracteurs, etc.) pour assurer la circulation de l'air dans le bâtiment. Il existe différents types de systèmes mécaniques, tels que :
Pour garantir une bonne qualité de l'air intérieur et un confort thermique optimal, il est essentiel de bien dimensionner et entretenir les systèmes de ventilation.
Applications industrielles et environnementales de l'aéraulique
L'aéraulique est également utilisée dans des domaines plus spécifiques, tels que :
Ces applications nécessitent souvent une approche plus poussée, faisant appel à des outils de modélisation et de simulation pour analyser les phénomènes aérauliques complexes en jeu.
Matériels aérauliques
Les matériels aérauliques sont des équipements et dispositifs conçus pour manipuler, contrôler et utiliser l'air ou d'autres gaz. Ces matériels incluent une vaste gamme de produits et de systèmes :
