CHAPITRE TROIS
Alors que les températures chaudes et les niveaux d’humidité relative de 50-60% sont idéaux pour le confort des clients, ils se traduisent également par des conditions de point de rosée élevé qui peuvent conduire à des problèmes de condensation et à de sérieux dommages à la structure du bâtiment (par temps frais/froid). Si la structure du bâtiment elle-même n’a pas été correctement conçue pour ce point de rosée intérieur élevé, des résultats catastrophiques peuvent se produire. L’architecte doit concevoir et protéger l’enveloppe du bâtiment sur la base d’un point de rosée intérieur.
Le contrôle de l’humidité pour assurer la stabilité du point de rosée tout au long de l’année exige qu’une charge totale d’humidité soit calculée avec précision. Cette charge d’humidité doit être éliminée de l’espace au même rythme qu’elle est générée afin de maintenir des conditions stables dans l’espace.
Il est impératif que le concepteur connaisse les températures de fonctionnement afin d’établir correctement les charges.
CALCUL DES CHARGES SAISONNIÈRES
La charge d’humidité (latente) de chaque bâtiment est calculée de la même manière. Trois sources d’humidité sont généralement prises en compte :
- Charge interne (évaporation de la piscine)
- les occupants
- Charge de l’air extérieur
En été, l’air extérieur a tendance à constituer une charge, mais comme il fait chaud dehors, la condensation n’est pas un problème, et il est donc recommandé de modéliser l’espace avec une humidité relative de 60 %.
En hiver, le risque de condensation est important, il est donc recommandé de modéliser l’espace à une humidité relative de 50 %. L’air extérieur en hiver est presque toujours un crédit de déshumidification, ce qui rend ce résultat facilement réalisable.
ÉVAPORATION DE LA PISCINE
La charge interne d’un natatorium est l’évaporation de l’eau de la piscine et des surfaces continuellement mouillées. Dans un natatorium, cela représente la majorité de la charge totale de déshumidification. Il est donc essentiel de prévoir avec précision l’évaporation de l’eau de la piscine.
Cinq variables sont utilisées pour calculer le taux d’évaporation :
- la surface de l’eau de la piscine
- Température de l’eau de la piscine
- Température de l’air ambiant
- Humidité relative de l’air ambiant
- Facteur d’agitation et d’activité de l’eau de la piscine
Les quatre premières variables sont simples et doivent être déterminées par le propriétaire. Elles sont utilisées pour calculer le taux d’évaporation de base (inoccupé) dans le natatorium.
Le facteur d’activité est la cinquième variable. Il permet d’évaluer la quantité d’agitation et d’éclaboussures attendue lorsque la piscine est utilisée et d’évaluer l’augmentation de l’évaporation par rapport à la valeur de référence. Le chapitre 6 du HVAC Applications Handbook de l’ASHRAE publie un tableau des facteurs d’activité (tableau 2) basé sur des années de données empiriques de terrain et d’essais.
TABLEAU 2 - FACTEURS D'ACTIVITÉ
| TYPE DE PISCINE | FACTEUR D'ACTIVITÉ |
|---|---|
| Nage avec les personnes âgées | 0.65 |
| Club de fitness - Aquafit | 0.65 |
| Hôtel | 0.8 |
| Institutionnel - École | 0.8 – 1.0 |
| Thérapie physique | 0.65 |
| Public/YMCA | 1.0 |
| Résidentiel | 0.5 |
| Rencontre de natation | 1.0 |
| Piscine à vagues | 1.5 – 2.0 |
| Bain à remous | 1.0 |
ÉQUATION DU TAUX D'ÉVAPORATION (EAU PLATE)
L’équation n° 2 du chapitre 6 du HVAC Applications Handbook 2019 de l’ASHRAE calcule le taux d’évaporation en livres d’eau par heure (lb/h) pour une vitesse de l’air au-dessus de l’eau de 10 à 30 pi/min. Les valeurs de pression de vapeur peuvent être trouvées dans les tables de vapeur.
ER = 0,1 x A x AF (Pw – Pdp)
où
ER = taux d’évaporation de l’eau, lb/h
A = surface de l’eau de la piscine, ft2
AF = facteur d’activité (tableau 2)
Pw = pression de vapeur saturante à la surface de l’eau, en in. Hg
Pdp = pression partielle de vapeur au point de rosée de la pièce, en po. Hg
Comme le montre l’équation, les facteurs suivants augmentent le taux d’évaporation :
- Augmentation de la température de l’eau
- abaissement de la température de l’air
- Diminution de l’humidité relative de l’air
- Forte activité/agitation
Une fois que l’équipement a été sélectionné et installé, toute modification des variables qui augmente le taux d’évaporation peut faire en sorte que l’équipement ne soit plus adapté à la nouvelle charge plus importante.
JEUX D'EAU ET JOUETS
Il est important de comprendre que la totalité de la surface effective de l’eau et la vitesse relative (air et/ou eau) sont nécessaires pour estimer l’évaporation.
Les fabricants de jeux d’eau et de jouets ne publient pas les charges d’évaporation de leurs produits, ce qui oblige les ingénieurs à faire des estimations. Par conséquent, tout espace intérieur fortement chargé de jouets aquatiques rendra difficile la modélisation précise des charges de déshumidification, c’est pourquoi il est important que les concepteurs définissent leurs attentes avec le propriétaire. Par exemple, il ne faut pas s’attendre à ce que les niveaux exacts d’humidité relative soient maintenus.
CHARGE D'OCCUPATION
Les nageurs ne sont généralement pas considérés comme des occupants puisqu’ils sont immergés dans l’eau. Les nageurs et leur agitation dans l’eau sont inclus dans le facteur d’activité. Les spectateurs, en particulier dans les installations qui accueillent de grandes compétitions de natation, peuvent être plusieurs milliers – et ajouter une charge d’humidité significative (tableau 3).
TABLEAU 3 - CHARGE LATENTE DES OCCUPANTS
| NIVEAU D'ACTIVITÉ | LB/H PAR SPECTATEUR |
|---|---|
| Tranquillement assis | 0.155 |
| Activité modérée | 0.205 |
| Enthousiaste | 0.250 |
| Très enthousiaste | 0.530 |
RENCONTRES DE NATATION
Les installations qui accueillent des compétitions de natation ont deux modes de fonctionnement distincts : l’utilisation quotidienne normale et les compétitions de natation.
Pour évaluer la charge de déshumidification maximale pendant les compétitions de natation (qui a lieu pendant les échauffements), un facteur d’activité de 1,0 doit être utilisé. Le nombre total de spectateurs et de compétiteurs sur le bord de la piscine doit également être inclus dans la charge. Les codes exigent également que chaque spectateur dispose de 7,5 CFM d’air extérieur. L’impact de l’air extérieur sur la charge doit également être calculé.
Les installations doivent dimensionner l’équipement en fonction du plus grand des deux principaux modes de fonctionnement.
GALERIES DE SPECTATEURS
S’il existe une galerie réservée aux spectateurs de taille appropriée, il est possible de créer un microclimat distinct pour eux pendant les compétitions de natation en utilisant une unité CVC réservée aux spectateurs. Une unité CVC dédiée peut fournir l’air extérieur supplémentaire nécessaire à cette zone pendant la compétition, tout en offrant des conditions légèrement différentes (généralement plus fraîches) qui sont plus confortables pour les spectateurs.
AIR EXTÉRIEUR
L’introduction d’air extérieur est essentielle au maintien d’une bonne qualité de l’air dans toute installation. L’impact de la ventilation de l’air extérieur sur un natatorium varie en fonction des conditions météorologiques et de la situation géographique de l’installation. L’introduction de l’air extérieur en été ajoute généralement de l’humidité à l’espace, et en hiver, élimine l’humidité de l’espace. Pour le calcul de la charge maximale de déshumidification, les conditions de conception estivales sont prises en compte.
Les codes de construction exigent généralement que l’air extérieur soit introduit dans un bâtiment commercial pendant les heures d’occupation. Le tableau 6.1 de la norme 62 de l’ASHRAE recommande d’introduire l’air extérieur dans un natatorium aux taux suivants :
- 0,48 PCM/pi2 de l’eau de la piscine et de la surface mouillée de la terrasse.
- Certaines versions du tableau 6.1 préconisent 0,06 PCM/pi2 de surface sèche comme ligne de base.
- 7,5 PCM par spectateur ajoutés à la ligne de base pendant les compétitions de natation.
Le but de cet air extérieur est, en partie, d’aider à diluer les produits chimiques dégagés par l’eau. Le fait de dépasser les exigences du code en matière d’air extérieur n’améliorera pas nécessairement la qualité de l’air. En hiver, cela augmentera considérablement les frais d’exploitation, et en été, cela peut augmenter la charge de déshumidification.
LOGICIEL D'ESTIMATION DE LA CHARGE
Il existe un logiciel basé sur les critères de l’ASHRAE qui calcule toutes les charges d’humidité en quelques minutes. La figure 2 donne un aperçu des données de base qu’il faut généralement saisir pour calculer une charge.
FIGURE 2 : CALCUL DE LA CHARGE D'UNE PISCINE
