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Le scellement de conduits de ventilation : plus efficace que jamais


Le scellement de conduits de ventilation : plus efficace que jamais

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Par Claudia Beaumier

 

Alors qu’un des objectifs des professionnels de notre industrie est d’utiliser l’énergie disponible le plus efficacement possible pour atteindre un niveau de confort optimal, qu’arrive-t-il lorsque l’équipement en place éprouve des difficultés à atteindre le rendement escompté? Bien entendu, une multitude de scénarios est envisageable et l’un d’entre eux cible les fuites énergétiques. C’est ce sur quoi portera ce présent article.

 

 


 

scellement de conduits de ventilation

Le duct-tape est l’une des solutions les plus utilisées pour sceller les conduits. Cependant, elle n’est pas la plus efficace.

En effet, selon une étude[1] du Lawrence Berkeley National Laboratory de l’Université de Californie, il peut se perdre jusqu’à 40 % du débit d’air circulant dans les conduits de ventilation d’un bâtiment commercial ou résidentiel. Les rubans adhésifs de type « duct-tape » et le mastic sont les deux options les plus fréquemment utilisées dans l’industrie afin de sceller un conduit. À juste titre, ces solutions dites classiques et conventionnelles peuvent effectivement venir couvrir une grande majorité des cavités à risque. Cependant, comment se fait-il qu’il y ait un pourcentage toujours aussi élevé en ce qui concerne les pertes énergétiques?

 

Des scientifiques du laboratoire Lawrence Berkeley se sont penchés sur la question. Après avoir constaté qu’une quantité incroyable de minuscules fissures, craques et trous tapissaient les conduits de ventilation, ils ont réalisé que tout CFM (Cubic Feet per Minute) perdu dans l’enveloppe du bâtiment ne réintègre plus les zones occupées. Cela signifie que le système doit fournir un débit d’air beaucoup plus élevé pour atteindre la température désirée, sans compter que ce sera beaucoup plus long dû aux fuites. Il était donc normal que les moyens plus traditionnels (Duct-tape, mastic) n’arrivaient pas à contrer cette problématique, considérant l’ampleur qu’elle représente.

 

 

Une solution novatrice

Les scientifiques de Lawrence Berkeley National Laboratory, spécialistes de la qualité de l’air intérieur, en collaboration avec le département de l’énergie des États-Unis, ont développé en 1994 une nouvelle technologie afin de sceller parfaitement l’ensemble des fuites restantes dans un conduit d’aération; ce procédé est commercialisé sous le nom Aeroseal. Efficace sur une période d’environ 45 ans, ce procédé de scellement offre une option supplémentaire lorsque des conduits semblent désuets. En effet, il demeure entièrement élastique tout au long de sa vie utile, ce qui est primordial en raison de l’expansion et de la régression des conduits réagissant à la fois au chauffage de même qu’à la climatisation.

 

Ainsi, plutôt que de procéder au remplacement complet d’un réseau de conduits, ce procédé peut en prolonger la longévité considérablement. Concrètement, les composantes chimiques de ce produit sont formées d’une émulsion stable d’eau et de polymères d’acétate de vinyle. D’ailleurs, sa nature non toxique et ininflammable rend le produit sûr pour tous les endroits qui requièrent un niveau de salubrité et d’hygiène élevé comme les écoles et les hôpitaux.

 

scellement de conduits de ventilation

Lorsque le gaz trouve une fuite, il cherche à sortir puis il s’agglutine au contact de l’air

Pour ce qui est de l’aspect technique, ce procédé a pour objectif de venir colmater de l’intérieur la moindre petite ouverture laissant passer l’air. Catégorisé comme microtechnologie, ce procédé est capable de sceller jusqu’à cinq micromètres. Cela signifie que cette colle à l’état gazeux va, au contact de l’air, reprendre sa forme solide pour s’insérer seulement où il est nécessaire d’aller (et de cette manière boucher des trous jusqu’à une grosseur de 5/8 pouce), mais cela va également lui permettre d’aller s’insérer à l’intérieur des zones qui ne sont pas accessibles pour un ouvrier (à moins de démolition de structure existante). Une fois que les fuites sont colmatées les unes après les autres, elles peuvent ensuite résister à des pressions allant jusqu’à 2000 Pa. De plus, à force de recherches, les scientifiques ont réalisé que le réflexe premier des professionnels de l’industrie qui souhaitent contrer une baisse énergétique était d’augmenter la puissance de l’équipement.

 

Cependant, en utilisant ce procédé qui vient boucher les pores ouverts, cela fait que l’équipement peut déjà fournir un meilleur rendement avec beaucoup moins d’efforts (car moins de pertes énergétiques) et atteindre les mêmes objectifs. Ils ont constaté, après la réalisation de plusieurs projets, que lorsque le réseau de conduits de ventilation est scellé efficacement, ceci permet de réduire jusqu’à 0.5 tonne pour trois tonnes de capacité de charge au niveau des équipements de climatisation dans un contexte de recommissioning. Dans la pratique, cela représente en moyenne entre 15% et 20% d’économie réalisable en ventilation.

 

« J’ai déjà vu sur un projet de scellement des conduits un 40% de récupération de ventilation qui se perdait dans les zones inoccupées (cavités murales) », affirme Patrick Rouleau, directeur des ventes et marketing d’Aeroseal Global. Bref, à la lumière de ces informations, il est alors possible d’envisager, à l’occasion, la diminution de la force mécanique de ces systèmes.

 

Le procédé Aéroseal

Avant de pouvoir injecter le produit scellant, il est essentiel de faire une préparation en amont afin d’éliminer tout débris et accumulation de poussière (> 1/8 de pouce) et de calfeutrer toutes les composantes du système dans lesquelles il n’est pas souhaitable que le scellant s’infiltre.

scellement de conduits de ventilation

Procédé de scellement de conduit Aéroseal

 

 

scellement de conduits de ventilationEn obstruant toutes les sorties, le conduit peut être mis en pression positive et est prêt à effectuer un test initial. À l’aide d’un ventilateur, le conduit est pressurisé et de premières données peuvent être récoltées, puisque le processus est suivi à l’aide d’un logiciel spécialement conçu pour recueillir et analyser celles-ci. L’objectif est de savoir combien de CFM sont perdus et dans quels conduits. Le gaz est ensuite injecté, puis il parcourt les conduits en cherchant les fuites. . Nous pouvons suivre en temps réel, sur l’ordinateur, la courbe de scellement. À partir du moment où le niveau de CFM visé est atteint, la colle cesse d’être injectée et l’opération est terminée. Par la suite, la pression sera maintenue plusieurs minutes afin de permettre à l’excédent de gaz en suspension dans l’air de finir de s’agglutiner. Au total, le processus de scellement ne dure qu’entre 30 et 90 minutes.

 

 

 Un virage dans l’industrie

scellement de conduits de ventilationD’abord utilisée que dans le secteur résidentiel, cette technologie a migré vers le secteur commercial il y a seulement quelques années. Cela s’explique notamment par le fait qu’à l’origine, l’équipement de scellement était fait pour de plus petits systèmes. N’oublions pas cependant que le besoin n’était pas aussi présent dans le secteur commercial, car ce type de projet était déjà très surveillé afin d’atteindre de hauts standards. Par contre, l’engouement grandissant s’explique par un désir beaucoup plus présent dans la population de favoriser l’économie d’énergie.

 

Bien entendu, il est vrai que faire appel à ce type de procédé demande un certain investissement. CIMA+ a donc réalisé un calcul qui établit un retour sur investissement entre trois à cinq ans. De plus, il est possible de trouver un outil de calcul en ligne permettant d’évaluer le retour sur investissement correspondant à votre situation ou votre projet (https://www.mge.com/saving-energy/business/bea/article_detail.htm?nid=1749).

 

 

 

 

« En ce moment, ce qu’on constate, c’est qu’il y a un enjeu de société par rapport à l’environnement et c’est là que l’efficacité énergétique devient de plus en plus importante. L’objectif, c’est d’augmenter l’efficacité d’économie d’énergie et non d’augmenter la puissance des systèmes pour atteindre les objectifs de production d’énergie. Prenons seulement en exemple des filtres sales de conduits de ventilation qui en étant obstrués atteignent une moyenne de 15% de perte d’énergie[2]. Donc, si l’on récupère ledit 15% d’énergie perdue uniquement en remplaçant des filtres saturés, imaginons tout le débit de CFM que l’on peut réutiliser à sa pleine capacité. Bien entendu, on pourrait croire que même si les conduits fuient, c’est l’enveloppe du bâtiment l’ultime responsable de cette rétention énergétique qui ne réintégrera malheureusement pas les zones intérieures, s’extirpant ainsi vers l’extérieur de manière permanente. Cependant, sachant le potentiel envisageable, il est possible de concevoir qu’une très grande quantité d’énergie serait récupérable sur un ensemble de conduits de ventilation scellés. Bref, en fin de compte si l’on multiplie ces éléments par toutes les maisons, les systèmes centraux, etc., on constate rapidement qu’il y a beaucoup d’énergie perdue que nous pourrions aller rechercher », ajoute Patrick Rouleau.

 

 

Étude de cas no 1 : Office municipal d’habitation de Rimouski

 

Déjà très proactifs en ce qui a trait à l’économie d’énergie, l’Office municipal d’habitation de Rimouski-Neigette (OHRN) était à la recherche de pistes de solutions aux difficultés récurrentes de ventilation qu’il éprouvait. On a donc utilisé le procédé de scellement Aeroseal dans le cadre d’un projet de rénovation de systèmes pour une série de bâtiments des années 70 et 80. Mais avant tout, voyons un peu plus en détail ces éléments problématiques.

 

Première constatation : taux de fuite des conduits dans les rapports d’équilibrage

 

Bâtiment — 13 logements

 

Bâtiment — 20 logements

 

Évacuation déficiente : -59 % Évacuation déficiente : -26 %
Taux de fuite en évacuation : 63 % Alimentation déficiente : -17 %
Taux de fuite en évacuation : 28 %
Taux de fuite en alimentation : 14 %

scellement de conduits de ventilation

La problématique des fuites d’air pour l’édifice : 13 logements – St-Narcisse

scellement de conduits de ventilation

La problématique des fuites d’air pour l’édifice : 20 logements – Ste-Blandine

 

Deuxième constatation : taux de fuite des conduits dans les alarmes et les lectures de température.

 

En période hivernale, cela a eu pour effet de déclencher des alarmes de basses températures d’alimentation, la capacité insuffisante des serpentins, la basse température de l’air de retour et la basse humidité de l’air de retour.

 

Bien entendu, une fois que les fuites sont constatées, il est possible d’énumérer leurs conséquences :

  • Débits d’air insuffisants et ventilation déficiente
  • Déséquilibre des pressions relatives entre les espaces
  • Introduction de poussières et de fibres dans le système
  • Introduction d’air froid dans le retour d’air
  • Introduction d’air sec dans le retour d’air
  • Chute dramatique de la récupération de chaleur
  • Capacité insuffisante du serpentin de chauffage
  • Surconsommation d’énergie (force motrice et chauffage)
  • Mauvais fonctionnement et pannes répétés du système

 

scellement de conduits de ventilationAprès avoir passé en revue toutes les options envisageables, telles que refaire le scellement des conduits accessibles, refaire l’isolation, reconstruire le réseau de conduits, réduire les débits drastiquement en hiver, augmenter les capacités de chauffage de l’air, l’OHRN s’est tourné vers le procédé de scellement Aeroseal. « En fait, le problème principal était au niveau des températures de fonctionnement des échangeurs d’air qui récupèrent la chaleur des évacuations de salle de bain. Par contre, ce qu’il faut considérer, c’est que les conduits d’évacuation passaient dans le grenier et en l’hiver cette zone-là est très froide. Alors, puisqu’il y avait tellement de fuites dans les conduits, c’est donc de l’air froid qui était aspiré. Résultat, au lieu d’arriver chaud dans l’échangeur, l’air arrivait froid. Cela a eu pour conséquence faire tomber l’équipement en alarme de basses températures et ça ne fonctionnait plus. », précise Martin Garon, président d’Air innovation et directeur de l’estimation chez Aeroseal.

 

 

Résultats – Étude de cas : Rimouski
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scellement de conduits de ventilation scellement de conduits de ventilation

 

Au terme de cette expérience, tous s’accordent pour dire que ces essais ont été concluants. Dans chacun des systèmes rénovés, les paramètres sont maintenant normaux et une récupération complète des investissements est envisagée.

 

 

Étude de cas no 2 : McGill

Il y a plus d’un an, une perte d’énergie notable est constatée au campus Burnside de l’université McGill en ce qui a trait au chauffage et en climatisation. Les ingénieurs ciblent des fuites aérauliques des puits de ventilation primaire d’alimentation et du retour d’air. Notons que ces puits sont d’une hauteur de 6 à 12 étages et partent de la salle mécanique jusqu’au rez-de-chaussée. Le chauffage est au gaz naturel. Après avoir utilisé le procédé de scellement Aeroseal, des résultats concrets ont été atteints :

 

  • 97 % des fuites ont été colmatées
  • Une économie de 10 000 CFM
  • 30 % à 35 % d’économie sur la facture énergétique reliée au CVAC

 

Résultats – Étude de Cas : McGill
scellement de conduits de ventilation scellement de conduits de ventilation

 

Précisons que ces résultats sont obtenus sans même avoir travaillé sur les branchements secondaires.

 

Conclusion

Il est vrai qu’adopter une perspective écologique demande de l’investissement. Cependant, même si ce type de changements rencontre son lot de sceptiques, il est possible d’observer un virage de plus en plus assumé au sein de notre industrie. Certes, les professionnels de notre milieu se sont penchés sur de nouvelles stratégies d’économie d’énergie en ce qui a trait à la production d’énergie et à l’enveloppe des bâtiments. Cependant, l’efficacité énergétique accuse encore un certain retard à cet égard et c’est pour cette raison que de s’intéresser au procédé de scellement des conduits est la prochaine étape à franchir afin de rendre nos bâtiments encore plus performants.

 


 

[1] Walker, Iain & Sherman, Max. (2004). Sealant Longevity for Residential Ducts. | https://www.researchgate.net/publication/242389878_Sealant_Longevity_for_Residential_Ducts

[2] Source: Department of Energy des États-Unis. https://.energy.gov/energysaver/maintaining-your-air-conditioner



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