Ouvertures et grilles
Ouvertures
L'ouverture peut être protégée de l'extérieur à l'aide d'une grille contre les intempéries ou les intrusions.
- Attention : si la fenêtre perd à cause de ce dispositif toute forme de rayonnement solaire ou de lumière naturelle, il s'agit en réalité d'un élément qui ne contribue pas aux gains solaires mais génère des pertes de chaleur. Il convient alors de préférer un panneau isolant opaque de qualité (qui s'avérera également moins coûteux).
- La configuration de la partie ouvrante peut également jouer un rôle dans la protection : fenêtres (inaccessibles) ouvrant vers l'intérieur ou l'extérieur, etc. Les ouvertures de toiture peuvent être verticales et être protégées de manière similaire aux ouvertures de façade. Si elles sont horizontales, une automatisation avec capteurs de pluie s'impose
Grilles d'amenées d'air
Notons que la taille des grilles d'amenée d'air prévues pour une ventilation hygiénique naturelle n'est pas suffisante pour une free-cooling.
Pour les pièces de séjour et les chambres à coucher dans les habitations, la norme NBN D50-001 n'autorise d'ailleurs aucun débit supérieur au double du débit hygiénique exigé. Cette norme impose aussi qu'une surface ouvrante soit prévue pour permettre un free-cooling dans ces mêmes pièces. Cette surface doit correspondre à 6,4 % de la surface au sol pour la ventilation unilatérale et à 3,2 % pour la ventilation transversale.
Grilles de transfert d'air
Les ouvertures de transfert constituent un élément particulier. Elles assurent le passage aisé (pression faible) de l'air entre les locaux, dans lesquels il entre par les fenêtres, et les conduits d'extraction. La solution la plus simple consiste à laisser les portes intérieures ouvertes pendant la nuit. Cette solution est cependant souvent problématique, notamment dans les bâtiments publics ou lorsque l'on souhaite profiter du système en journée (si la température extérieure ne dépasse pas la température intérieure). On peut y remédier en plaçant de petites fenêtres ouvrantes directement dans les parois intérieures ou dans les portes.
Résistance au risque d'effraction et au vent
Il convient également de veiller à ce que les parties ouvrantes (entrées d'air dans la façade) utilisées pour le free-cooling :
- N'augmentent pas le risque d' effraction . Les ouvertures doivent pouvoir rester opérationnelles sans compromettre la protection contre l'intrusion dans l'habitation ou le bureau. En fonction des ouvertures des fenêtres et de la situation du bâtiment (rez-de-chaussée), des mesures spéciales sont nécessaires pour éviter les risques d'effraction dans le bâtiment par les fenêtres ouvrantes.
- Soient suffisamment résistantes pour ne pas être endommagées si elles restent ouvertes par grand vent .
Acoustique
La contrainte acoustique est l'une des causes qui limitent l'usage du free-cooling diurne en Région de Bruxelles Capitale. Deux solutions sont envisageables :
- Lorsque la localisation et la programmation le permettent, placer les amenées d'air naturelles sur la façade qui s'oppose aux bruits. L'on peut aussi envisager la création d'un réseau d'air pulsé (naturellement ou mécaniquement) qui traverse le bâtiment et qui alimente la façade opposée. Une analyse détaillée sur l'impact des pertes de charges et surconsommations énergétique devra être menée.
- Utiliser des amenées d'air naturelles qui ont des propriétés acoustiques. Ces propriétés acoustiques seront prises en compte dans le dimensionnement des ouvertures d'air étant donné qu'elles impactent sur les pertes de charges.
Grille acoustique
Louvre à propriété acoustique
Ecran acoustique devant les amenées d'air naturelles
Pour une ventilation nocturne mécanique, on vérifiera la faisabilité en termes de nuisances acoustiques (voir dossier Minimiser la contribution acoustique du bâtiment au quartier).
Risque incendie
Le système de free-cooling et le système de prévention incendie peuvent s'influencer mutuellement. En effet, la libre circulation de l'air destiné au rafraîchissement dans le bâtiment peut être en contradiction avec la méthode de compartimentage anti-incendie. Inversement, la ventilation naturelle et la méthode de prévention incendie peuvent se compléter : c'est le cas par exemple des exutoires de fumée et de chaleur qui peuvent servir de coupole d'extraction naturelle.
Partitionnement du free-cooling naturel du dernier du bâtiment IVEG pour des raisons de compartimentage anti-incendie
Exemple du bâtiment Caméléon, Bruxelles.
Étant donné que la configuration de tous les espaces de vente et de leur système de ventilation ne correspond à aucune situation « standard », il convient de réaliser une étude de la prévention incendie afin de démontrer l'efficacité des mesures prises.
Ainsi, les ouvertures naturelles de toiture dans les espaces de vente n'ont pas pu être utilisées comme exutoires de fumée. Dans les espaces de ces dimensions, qui communiquent sur deux étages, le trajet des fumées ne peut pas être garanti dans l'ensemble du bâtiment. Des tourelles d'évacuation des fumées ont dès lors été placées sur le toit. En cas d'alerte, ces tourelles priment sur les ouvertures naturelles. Les ouvertures de façade jouent quant à elles un rôle dans la sécurité incendie.
Le choix et la disposition des parois ignifuges exigées dans les espaces de vente ont dû être étudiés de manière à ne pas perturber le free-cooling la nuit. Les écrans sont ainsi pour la plupart mobiles et ils ne descendent qu'en cas d'alerte.
La zone des stocks présente un risque élevé de propagation du feu. Des sprinklers présentant un débit élevé et un temps de réponse très court sont donc essentiels (sprinklers ESFR). Pour pouvoir éteindre complètement le feu, ils ne peuvent pas être perturbés par de grands mouvements d'air causés par le free-cooling. La fermeture des ouvertures de ventilation est commandée en cas d'alarme incendie.
Dans les bureaux, les extracteurs qui assurent le free-cooling sont également désactivés lorsque l'alarme incendie est déclenchée.
Afin d'éviter les risques de condensation sur les bouches de pulsions, les fenêtres, etc., l'air extérieur pulsé ne devra pas être à une température inférieure au point de rosée de l'air ambiant.
Actionneurs
Plusieurs actionneurs existent pour l'automatisation des ouvertures et extractions d'air tels que des pistons, des bras, des câbles, des pignons, ... Pour les actionneurs, l'on portera l'attention aux éléments suivants :
- Garantir une bonne intégration/accroche des actionneurs pour éviter les ponts thermiques
- Garantir une bonne étanchéité à l'air des éléments ouvrants : l'actionneur choisi devra être correctement réglé pour assurer l'étanchéité à l'air sans appliquer une force trop importante sur le châssis, au risque de le détériorer ou de réduire la durée de vie du joint d'étanchéité. Par exemple, les modules préfabriqués de façade du bâtiment ELIA - Quai Monnoyer, comprenant le moteur pour l'ouverture automatisée de la fenêtre et l'ensemble des connexions électriques, ont fait l'objet de test d'étanchéité en usine.
- Le dimensionnement des actionneurs devra prendre en compte le poids de la fenêtre en prenant en compte des vents à vitesses élevées, des charges additionnelles pour la neige et la glace.
- Privilégier des vitesses d'ouverture/fermeture faibles pour réduire les charges sur l'actionneur, les nuisances sonores et augmenter la durée de vie. Il sera prévu au minimum deux vitesses de déplacements : une vitesse lente pour des conditions normales et une vitesse rapide en cas de pluie, vents forts, etc.
- Prendre en compte l'espace libre nécessaire pour l'ouverture/fermeture des fenêtres.
- Prévoir un accès facile pour la maintenance des actionneurs.
