L’Effet de Pile: Son Fonctionnement et Son Impact sur Votre Efficacité Énergétique

Par Patti Dees

L’effet de pile, également appelé effet de cheminée, conduit le flux d’air à travers les bâtiments. Contrôler le mouvement de l’air dans et à travers un bâtiment peut augmenter l’efficacité énergétique et économiser de l’argent.

Qu’Est-Ce Que L’Effet De Pile?

L’effet de pile est un mouvement d’air causé par des différences thermiques. L’air à température plus élevée est moins dense que l’air plus frais. Lorsque l’air plus chaud monte, il crée une différence de pression, avec une pression plus basse en dessous et une pression plus élevée au-dessus. Dans les bâtiments pendant l’hiver, la pression plus basse permet à l’air plus frais de l’extérieur de se déplacer dans les étages inférieurs. La température de l’air plus frais commence à augmenter, poursuivant le cycle. En été ou sous des climats plus chauds, l’effet de pile est inversé. L’air chaud à l’extérieur pénètre dans la partie supérieure du bâtiment plus frais et crée un courant d’air vers le bas.

Chaque bâtiment a un niveau de pression neutre (NPL), où la différence de pression entre le bâtiment et son environnement est la même. Le mouvement de l’air à l’intérieur ou à l’extérieur du bâtiment est réduit le long de ce plan et augmente davantage à partir de celui-ci. L’équipement qui déplace activement l’air à l’intérieur ou à l’extérieur du bâtiment, comme les systèmes d’échappement, déplacera l’emplacement NPL dans le bâtiment. Connaître le NPL d’un bâtiment permet aux concepteurs et aux gestionnaires de bâtiment de se concentrer sur les mesures de contrôle là où elles sont le plus nécessaires.

Lorsque la Pile Est Contre Vous

L’effet de pile peut être bénéfique, mais seulement si les conceptions ont prévu ses effets. Sans planification, l’effet de pile peut causer de graves problèmes, en particulier dans les bâtiments de grande hauteur. Les exemples incluent:

• Pression sur l’équipement CVC car il a du mal à faire face aux pertes d’air ou à une charge supplémentaire. Des systèmes CVC inefficaces augmentent les coûts d’énergie et de maintenance, et une régulation inadéquate de la température diminue le confort des occupants.
• L’humidité pénètre dans le bâtiment, préparant le terrain pour la croissance des moisissures et des bactéries. L’intrusion d’humidité est un problème grave qui endommage les bâtiments et cause des problèmes de santé des occupants.
• Les portes et les ascenseurs peuvent nécessiter plus de force pour s’ouvrir ou se fermer, ou le contraire peut être le cas et ils peuvent claquer facilement.
• L’air passant à travers les fissures crée du bruit.
• Le mouvement de l’air peut avoir un impact sur la prévention des incendies, la propagation des flammes et de la fumée. Dans certains cas, la tuyauterie du système de gicleurs peut être gelée dans les zones de bâtiments exposées au flux d’air le plus froid.

Les concepteurs, les constructeurs et les gestionnaires d’installations peuvent prendre des mesures pour atténuer l’impact de l’effet de pile. Certaines sont des mesures d’efficacité énergétique de base, telles que l’étanchéité et l’isolation des ouvertures de tuyaux dans l’enveloppe du bâtiment pour arrêter les fuites ou la conception de murs extérieurs étanches. Déterminer où l’air est le plus susceptible de pénétrer dans le bâtiment, soit par des ouvertures, soit par des fuites, est la première étape pour contrôler l’effet de cheminée. La modélisation et l’évaluation de scénarios avec des pressions de vent et des températures extrêmes sont également des outils importants que les professionnels utilisent pour établir un plan pour les besoins spécifiques du bâtiment.

Cumul de vos prestations

La ventilation naturelle peut faire économiser de l’argent aux propriétaires et aux gestionnaires d’immeubles, jusqu’à 30% dans certains cas. Les caractéristiques de conception devraient se concentrer sur le mélange d’air frais avec l’air actuel et sur le contrôle de l’effet de cheminée dans le bâtiment.

Les fenêtres intérieures et les murs intérieurs redirigent le flux à travers les zones occupées. Un chemin indirect permet au mouvement de l’air plus frais de se mélanger et d’éliminer l’air vicié. Les ouvertures d’échappement intérieures doivent être situées au-dessus des ouvertures d’alimentation afin que l’effet de pile balaie l’air vicié vers le haut et vers l’extérieur. Les nouveaux bâtiments conçus pour la ventilation naturelle devraient être positionnés pour capter le vent pendant l’été et bloquer l’exposition pendant l’hiver.

Avant de compter sur l’effet de cheminée pour fournir une ventilation naturelle, considérez certaines des limites. La ventilation naturelle n’inclut pas le contrôle de l’humidité. La hauteur et la largeur du bâtiment comptent. Les zones centrales des bâtiments très larges ne bénéficieront pas uniquement des efforts de ventilation naturelle. De plus, les bâtiments avec des plafonds bas ne verront pas de flux d’air important provenant de l’effet de pile. Une ventilation assistée par ventilateur peut être nécessaire. Les codes de sécurité et d’incendie modernes peuvent également limiter certaines options de conception historiquement utilisées dans des endroits tels que les cages d’escalier.

Étant donné que l’effet de pile est inévitable, les conceptions de construction peuvent limiter les effets indésirables tout en tirant parti des modèles de flux d’air.

Biographie :

Patti Dees est ingénieur chimiste devenue écrivain. Elle tourne sa nature polymathe pour produire des pièces claires et informatives sur des sujets techniques.

Pour en savoir plus:

• https://global.ctbuh.org/resources/papers/download/3084-stack-effect-in-high-rise-buildings-a-review.pdf
• https://www.trane.com/content/dam/Trane/Commercial/global/products-systems/education-training/engineers-newsletters/airside-design/admapn003en_0502.pdf
• https://www.buildingscience.com/documents/digests/bsd-014-air-flow-control-in-buildings