Calculatrice de débit d'air — Changements d'air par heure (ACH) et CFM

Calculateur de débit d’air

Un calculateur de débit d’air détermine les renouvellements d’air par heure (ACH) : le nombre de fois où l’air d’une pièce est entièrement renouvelé en une heure. Il fonctionne aussi en sens inverse, en déterminant le débit qu’un ventilateur ou une bouche d’aération doit fournir pour atteindre un ACH cible.

Que signifie le renouvellement d’air par heure ?

Un ventilateur ou une bouche d’aération fait entrer de l’air dans une pièce et en évacue l’air vicié. Si ce débit équivaut à un volume d’air correspondant à la pièce par heure, la pièce bénéficie de 1 renouvellement d’air par heure. S’il déplace deux volumes d’air correspondant à la pièce en une heure, elle bénéficie de 2 ACH. Un ACH plus élevé signifie généralement un air plus frais, moins d’humidité piégée et moins de particules en suspension. Un ACH très élevé coûte aussi davantage, car un ventilateur fonctionnant plus intensément consomme plus d’énergie et fait entrer davantage d’air qu’il faut chauffer ou refroidir.

Formule du débit d’air

L’ACH est égal au débit d’air divisé par le volume de la pièce. Le volume est égal à la longueur multipliée par la largeur et la hauteur, toutes exprimées dans la même unité.

$\text{Volume} = L \times W \times H$

Dans le système métrique, le débit d’air se mesure en mètres cubes par heure (m³/h), ce qui correspond déjà à la mention « par heure » de l’ACH :

$\text{ACH} = \frac{\text{Débit d’air (m³/h)}}{\text{Volume (m³)}}$

Dans les unités impériales, le débit d’air est généralement exprimé en CFM, soit en pieds cubes par minute. La multiplication par 60 le convertit en pieds cubes par heure avant la division par le volume de la pièce :

$\text{ACH} = \frac{60 \times \text{Débit d’air (CFM)}}{\text{Volume (ft}^3\text{)}}$

Débit d’air nécessaire pour un ACH cible

Pour dimensionner un ventilateur ou un purificateur d’air, on réarrange la formule afin de calculer le débit d’air plutôt que l’ACH.

$\text{Débit d’air requis (m}^3\text{/h)} = \text{ACH} \times \text{Volume (m}^3\text{)}$

$\text{Débit d’air requis (CFM)} = \frac{\text{ACH} \times \text{Volume (ft}^3\text{)}}{60}$

Exemple détaillé

Une salle de réunion mesure 5 m sur 4 m sur 3 m. Son volume est :

$5 \times 4 \times 3 = 60 \text{ m}^3$

Une bouche d’aération fournit 360 m³/h d’air. Son ACH est :

$\text{ACH} = \frac{360}{60} = 6$

La pièce bénéficie de 6 renouvellements d’air par heure.

Les mêmes nombres fonctionnent en sens inverse. Une pièce de 6 000 ft³ nécessitant 6 ACH requiert :

$\frac{6 \times 6{,}000}{60} = 600 \text{ CFM}$

Renouvellements d’air recommandés selon le type de pièce

Le bon taux de renouvellement d'air (ACH) dépend de l'usage d'un espace. Une cuisine ou une salle de bain exige plus de renouvellements d'air qu'une chambre, car la cuisson et la toilette ajoutent de l'humidité et des odeurs. Il s'agit de plages indicatives courantes en ingénierie. Les codes du bâtiment locaux et les normes telles que ASHRAE 62.1 prévalent pour les projets réglementés.

Pour réduire le risque de maladies à transmission aérienne, les Centers for Disease Control and Prevention (CDC) des États-Unis recommandent de viser 5 renouvellements d'air par heure ou plus d'air propre dans les espaces intérieurs occupés. Pour les hôpitaux, les directives de contrôle des infections des CDC fixent un minimum de 6 renouvellements d'air par heure pour une chambre de patient et 12 pour une chambre d'isolement pour infections à transmission aérienne.

Foire aux questions

Quelle est la différence entre le débit d'air et l'ACH ? Le débit d'air est un volume d'air par unité de temps, mesuré en m³/h ou en CFM. L'ACH compare ce débit à la taille d'une pièce donnée. Le même ventilateur donne un ACH élevé dans un petit placard et un ACH faible dans une grande salle.

Que signifie CFM ? CFM signifie « cubic feet per minute », soit pieds cubes par minute, l'unité de débit d'air courante pour les ventilateurs, les purificateurs d'air et les équipements de CVC. Multiplier les CFM par 60 les convertit en pieds cubes par heure, ce qu'exige la formule de l'ACH.

Un ACH plus élevé est-il toujours préférable ? Pas toujours. Des renouvellements d'air au-delà des besoins d'une pièce gaspillent l'énergie du ventilateur et celle servant à chauffer ou refroidir l'air entrant. L'objectif est généralement de respecter la plage recommandée pour le type de pièce.

Ce calculateur dimensionne-t-il tout un système de CVC ? Non. Il dimensionne le débit de ventilation d'une seule pièce. Une conception complète de CVC tient aussi compte des charges de chauffage et de refroidissement, des pertes dans les conduits et des minimums d'air extérieur selon l'occupation.

Pourquoi la formule en unités impériales multiplie-t-elle par 60 ? Les CFM mesurent le débit d'air par minute, alors que l'ACH mesure des renouvellements d'air par heure. Multiplier les CFM par 60 convertit les minutes en heures avant de diviser par le volume de la pièce.

Références

1. U.S. Centers for Disease Control and Prevention (NIOSH). How Much Ventilation Is Enough? CDC : viser 5 renouvellements d'air par heure — viser 5 ACH ou plus pour réduire les particules virales en suspension dans l'air.
2. U.S. Centers for Disease Control and Prevention. Guidelines for Environmental Infection Control in Health-Care Facilities (2003), Appendix B: Air. CDC environmental infection control, Appendix B — ACH total minimal de 6 pour les chambres de patients et de 12 pour les chambres d'isolement pour infections à transmission aérienne.