Installer les réseaux d'évacuation et de ventilation intérieurs (partie 3/3)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À l’issue de ce chapitre, l’élève sera capable de : 1. Concevoir et mettre en œuvre un système de ventilation intérieure conforme aux normes camerounaises et aux DTU applicables. 2. Réaliser les contrôles d’étanchéité des réseaux d’évacuation et de ventilation intérieure, interpréter les résultats et proposer les actions correctives. 3. Élaborer un dossier technique complet (schémas, calculs, notice) pour l’évacuation et la ventilation d’une villa R+1, en respectant les règles de pente, de diamètre et de sécurité. **Prérequis** : - Notions de base en hydraulique des écoulements (débit, perte de charge, nombre de Reynolds). - Lecture de plans d’architecture et de schéma de réseaux. - Connaissance des matériaux utilisés en assainissement (PVC, fonte, polyethylene). - Règles de sécurité sur chantier (port des EPI, travail en hauteur, manipulation de produits chimiques). --- ## Introduction Dans le cadre du baccalauréat professionnel série ISH, la maîtrise des réseaux d’évacuation et de ventilation intérieure constitue une compétence clé pour garantir la salubrité des bâtiments et la conformité aux exigences sanitaires. Au Cameroun, la réglementation s’appuie sur les DTU (Documents Techniques Unifiés) français adaptés au contexte local (DTU 60.11 pour l’évacuation, DTU 68.3 pour la ventilation mécanique contrôlée) ainsi que sur les normes du MINESEC/IGE. Ce chapitre présente, en trois leçons progressives, les étapes d’installation, de contrôle et de réalisation d’un projet complet, en s’appuyant sur des exemples de chantier réalisables dans les régions du Littoral et du Centre. --- ## I. Installation ventilation intérieure (Leçon 12) ### A. Principes de la ventilation intérieure La ventilation intérieure vise à renouveler l’air vicié, à contrôler l’humidité et à évacuer les polluants (COV, odeurs). Deux principes fondamentaux régissent son dimensionnement : - **Débit d’air neuf** : fonction du volume du local et du taux de renouvellement prescrit (ex. 0,5 vol/h pour les chambres, 1 vol/h pour les cuisines). - **Équilibrage des pressions** : éviter les surpressions ou dépressions pouvant entraîner des infiltrations d’air extérieur ou des refoulements de gaz. > Le débit d’air neuf Q (m³/h) se calcule par : Q = V × n, où V est le volume du local (m³) et n le taux de renouvellement (h⁻¹). ### B. Types de systèmes | Système | Description | Application typique | Avantages | Inconvénients | |---------|-------------|---------------------|-----------|---------------| | VMC simple flux | Extraction mécanique d’air vicié, entrée d’air naturelle par infiltrations | Logements individuels, petits bureaux | Faible coût, installation simple | Récupération de chaleur nulle | | VMC double flux | Extraction + insufflation avec échangeur de chaleur | Logements haute performance, bâtiments tertiaires | Récupération d’énergie, meilleure qualité d’air | Coût élevé, entretien plus lourd | | Extraction localisée | Ventilateurs ponctuels (cuisine, salle de bain) | Rénovation, locaux spécifiques | Ciblage des sources de pollution | Nécessite plusieurs appareils | ### C. Dimensionnement des conduits 1. **Détermination du débit** (voir formule ci‑dessus). 2. **Choix du diamètre** en fonction de la vitesse souhaitée (0,5–1,5 m/s pour éviter bruits et pertes excessives). 3. **Calcul des pertes de charge** : Σ ΔP = Σ (f·L/D)·(ρ·v²/2) + Σ ζ·(ρ·v²/2) où f est le facteur de frottement, L la longueur, D le diamètre, ζ les pertes localisées (coudes, raccords). 4. **Vérification** : ΔP total ≤ pression disponible du ventilateur (souvent 50–100 Pa pour VMC simple flux). > Pour un conduit en PVC lisse, le facteur de frottement f ≈ 0,02 (Re > 4000). ### D. Mise en œuvre - **Traçage** : repérer les chemins sur les plans, éviter les croisements avec les gaines électriques. - **Fixation** : colliers anti‑vibration tous les 60 cm, soutien par des équerres métalliques fixées au gros œuvre. - **Étanchéité des raccords** : utilisation de manchons à joint EPDM ou de colle PVC spécifique, contrôle visuel du jeu < 1 mm. - **Isolation thermique** (si nécessaire) : manchon de laine de verre λ = 0,04 W/(m·K) épaisseur 20 mm pour éviter la condensation. ### E. Normes et sécurité - DTU 68.3‑1 (Ventilation mécanique contrôlée – Dispositions générales). - NF P 01‑012 (Ventilation des locaux d’habitation – Exigences de débit). - Port des EPI : lunettes de protection, gants anti‑coupure, masque anti‑poussière lors du découpage du PVC. - Vérification de la conformité du ventilateur (marquage CE, courbe de caractéristique fournie par le fabricant). ### F. Exemple chiffré **Local** : cuisine de 12 m², hauteur 2,5 m → V = 30 m³. Taux de renouvellement recommandé : n = 1 vol/h → Q = 30 m³/h. Choix d’un conduit de diamètre 100 mm (section A = π·D²/4 ≈ 0,00785 m²). Vitesse v = Q/(A·3600) = 30/(0,00785·3600) ≈ 1,06 m/s (dans la plage admise). Longueur L = 8 m, deux coudes à 90° (ζ ≈ 0,3 chacun). Facteur de frottement f ≈ 0,02. ΔP friction = f·L/D·(ρ·v²/2) = 0,02·8/0,1·(1,2·1,06²/2) ≈ 1,08 Pa. ΔP localisés = Σζ·(ρ·v²/2) = (0,3+0,3)·(1,2·1,06²/2) ≈ 0,40 Pa. ΔP total ≈ 1,48 Pa << 50 Pa disponible → le ventilateur sélectionné (débit 30 m³/h, pression 60 Pa) convient. --- ## II. Contrôle étanchéité intérieure (Leçon 13) ### A. Objectifs du contrôle d’étanchéité Vérifier l’absence de fuites pouvant entraîner : - Infiltrations d’eaux usées dans les murs ou planchers (risque de dégradation structurelle). - Émanations de gaz nocifs (méthane, sulfure d’hydrogène) dans les locaux habités. - Non‑conformité aux exigences du DTU 60.11 (étanchéité des réseaux d’assainissement). ### B. Méthodes d’essai | Méthode | Principe | Avantages | Limites | |---------|----------|-----------|---------| | Test à la fumée | Injection de fumée non toxique sous légère surpression (≈ 50 Pa) ; visualisation des échappements | Rapide, détecte les fuites même petites | Nécessite un générateur de fumée, interprétation visuelle subjective | | Test à la pression (air) | pressurisation du réseau à 100 Pa, mesure de la chute de pression sur 10 min | Quantitatif, reproductible | Sensible aux variations de température, nécessite un manomètre précis | | Test à l’eau (immersion) | remplissage du réseau d’eau coloree, observation des gouttes | Très fiable pour les défauts majeurs | Long, risque de dégâts si le réseau n’est pas conçu pour supporter la charge hydrostatique | ### C. Procédure pas à pas (test à la fumée – méthode la plus utilisée en atelier) 1. **Préparation** : fermer tous les regards, bouches d’aération et siphons ; vérifier que le réseau est sec. 2. **Mise en pression** : raccorder le générateur de fumée à un regard d’accès, régler le débit pour obtenir 50 Pa (manomètre à colonne d’eau). 3. **Injection** : laisser la fumée remplir le réseau pendant 2 min. 4. **Observation** : parcourir le tracé à la recherche de panaches de fumée sortant des joints, des raccords ou des fissures. 5. **Marquage** : noter l’emplacement de chaque fuite sur le plan avec un code couleur. 6. **Réparation** : démonter la zone concernée, refaire le joint (manchette EPDM, colle PVC) ou remplacer le tronçon endommagé. 7. **Contrôle de reprise** : répéter l’étape 2‑4 jusqu’à disparition totale de la fumée. > Le seuil d’acceptabilité pour le test à la fumée est l’absence totale de fumée visible à l’œil nu après stabilisation de la pression. ### D. Interprétation des résultats - **Pas de fuite** : réseau conforme, passage à l’étape suivante (mise en service). - **Fuite localisée** : réparer puis refaire le test. - **Fuite diffuse** : suspecter un défaut de conception (pente insuffisante, affaissement du sol) ; envisager une révision du tracé. ### E. Sécurité lors des essais - Utiliser uniquement de la fumée certifiée non toxique (type « smoke pencil » à base de glycol). - Porter un masque filtrant (FFP2) si la ventilation du local est limitée. - Interdire toute source d’étincelle à proximité (risque d’inflammation de composés volatils présents dans la fumée). - Vérifier que le réseau n’est pas sous pression avant de démonter un regard. ### F. Exemple d’atelier Lors d’un TP au lycée technique de Yaoundé, un groupe a testé un réseau PVC de 60 m destiné à une maison R+1. Après pressurisation à 50 Pa, deux fuites ont été détectées : un manchon mal collé (fuite de 0,2 L/min) et un regard dont le joint d’étanchéité était écrasé. Après remplacement du manchon et resserrement du boulon du regard, le test a été répété sans fumée visible. Le réseau a été déclaré conforme et mis en service. --- ## III. TD complet évacuation Villa R+1 (Leçon 14) ### A. Présentation du projet La villa R+1 comporte : - Rez‑de‑chaussée : séjour (30 m²), cuisine (12 m²), WC (2 m²), garage (20 m²). - Étage : 3 chambres (12 m² chacune), salle de bain (6 m²), WC (2 m²). Le réseau d’évacuation doit recueillir les eaux usées (EU) et les eaux pluviales (EP) séparément, conformément au DTU 60.11. ### B. Dimensionnement du réseau d’évacuation 1. **Débit de pointe EU** : formule de Bazin : Q = 1,5·∑(Uᵢ)·√(hᵢ) où Uᵢ est le nombre d’unités de fuite (UF) par appareil, hᵢ la hauteur de chute (m). - UF cuisine = 2, UF WC = 1, UF salle de bain = 1, UF machine à laver = 1, UF douche = 1. - ΣUᵢ = 2 (cuisine) + 2 (2 WC) + 1 (sdb) + 1 (machine) + 1 (douche) = 7 UF. - Hauteur moyenne de chute h ≈ 3 m (rez‑de‑chaussée à égout). - Q ≈ 1,5·7·√3 ≈ 1,5·7·1,732 ≈ 18,2 L/s → 65,5 m³/h. 2. **Choix du diamètre** (vitesse cible 0,7 m/s) : - Section nécessaire S = Q/(v·3600) = 65,5/(0,7·3600) ≈ 0,0259 m² → D ≈ √(4S/π) ≈ 0,182 m → 200 mm (DN200) adopté pour la colonne principale. - Branches secondaires : DN100 pour les appareils individuels (vitesse ~0,9 m/s). 3. **Pente minimale** : DTU 60.11 préconise 2 % pour les tuyaux horizontaux ≤ 150 mm, 1 % pour > 150 mm. - Colonne principale DN200 : pente 1 % (1 cm de chute par mètre). - Branches DN100 : pente 2 % (2 cm/m). ### C. Calcul des pertes de charge Utilisation de la formule de Darcy‑Weisbach pour le PVC : ΔP = f·(L/D)·(ρ·v²/2) + Σ ζ·(ρ·v²/2) où f est le facteur de frottement, L la longueur, D le diamètre, ρ la masse volumique du fluide, v la vitesse moyenne, ζ les coefficients de pertes localisées. - **Colonne principale** (DN200, L = 10 m, Q = 18,2 L/s) : A = π·D²/4 = 0,0314 m², v = Q/A = 0,0182/0,0314 ≈ 0,58 m/s. Re ≈ 1,2×10⁵ → f ≈ 0,017 (Blasius). ΔP_friction = f·(L/D)·(ρ·v²/2) ≈ 0,017·(10/0,2)·(1000·0,58²/2) ≈ 0,017·50·168 ≈ 142 Pa. Avec deux coudes à 90° (ζ≈0,3 chacun) : ΔP_localisé = Σζ·(ρ·v²/2) ≈ 0,6·168 ≈ 101 Pa. ΔP_total ≈ 240 Pa (≈ 0,24 kPa). - **Branche DN100** (L = 5 m, Q = 2 L/s) : A = 0,00785 m², v = 0,002/0,00785 ≈ 0,255 m/s. Re ≈ 2,5×10⁴ → f ≈ 0,025. ΔP_friction = 0,025·(5/0,1)·(1000·0,255²/2) ≈ 0,025·50·32,5 ≈ 40,6 Pa. Avec un coude 90° (ζ≈0,3) : ΔP_localisé ≈ 0,3·32,5 ≈ 9,8 Pa. ΔP_total ≈ 50 Pa. Les pertes restent bien inférieures à la pression disponible due à la pente (≈ 1 200 Pa pour une pente de 1 % sur 12 m). ### D. Dimensionnement de la ventilation (réseau d’évacuation) - **Ventilation primaire** : colonne de ventilation installée en parallèle de la colonne d’évacuation, même diamètre (DN200), ouverte à l’air libre au toit. - **Ventilation secondaire** : chaque appareil sanitaire possède une prise d’air (ventouse) reliée à la colonne primaire par un tuyau DN50, pente minimale 3 % pour éviter l’accumulation d’eau. - **Débit de ventilation** : Qv = 0,5·Qeu (rule of thumb) → 0,5·18,2 ≈ 9,1 L/s (0,0091 m³/s). Vitesse dans un tuyau DN50 : v = Qv / A = 0,0091 / (π·0,05²/4) ≈ 4,6 m/s (valeur acceptable pour une ventilation d’air). ### E. Vérification de l’étanchéité Après assemblage, réaliser : 1. Test à la fumée sur toutes les colonnes et branchements (voir Leçon 13). 2. Test à l’eau sur les regards de visite (remplissage à 10 cm d’eau pendant 15 min, aucune goutte). 3. Contrôle visuel des pentes avec niveau à bulle (écart ≤ 5 mm sur 2 m). ### F. Synthèse du TD – tableau récapitulatif | Élément | Diamètre (mm) | Pente (%) | Débit de conception (L/s) | Longueur (m) | Perte de charge (Pa) | |---------|---------------|-----------|---------------------------|--------------|----------------------| | Colonne EU principale | 200 | 1,0 | 18,2 | 10,0 | ≈ 240 | | Branche cuisine | 100 | 2,0 | 2,0 | 4,0 | ≈ 50 | | Branche WC (x2) | 100 | 2,0 | 1,0 (par WC) | 3,0 | ≈ 10 (par WC) | | Branche salle de bain | 100 | 2,0 | 1,5 | 5,0 | ≈ 35 | | Colonne ventilation primaire | 200 | 0 (vertical) | 9,1* (air) | 10,0 | négligeable (< 0,1) | | Prises d’air secondaires | 50 | 3,0 | 0,3 (par appareil) | 2,0 | négligeable (< 0,01) | \*Débit de ventilation estimé à 0,5·Qeu. ### G. Exemple chiffré complet (dimensionnement d’une colonne) Données : Qeu = 18,2 L/s, L = 12 m, D = 200 mm, pente 1 %. - Vitesse v = Q/(A) = 0,0182 / (π·0,2²/4) ≈ 0,58 m/s (dans la plage 0,5‑1,5 m/s). - Perte de charge ΔP = f·(L/D)·(ρ·v²/2) + Σζ·(ρ·v²/2) ≈ 0,017·(12/0,2)·(1000·0,58²/2) + 0,6·(1000·0,58²/2) ≈ 171 Pa + 101 Pa ≈ 272 Pa (≈ 0,27 kPa). - Charge statique due à la pente = ρ·g·(L·pente) = 1000·9,81·(12·0,01) ≈ 1177 Pa (c’est la hauteur de charge disponible, largement suffisante). Conclusion : la colonne DN200 avec 1 % de pente assure l’écoulement sans risque de refoulement. --- ## Synthèse du chapitre - **Ventilation intérieure** : déterminer le débit neuf (Q = V·n), choisir le diamètre pour une vitesse 0,5‑1,5 m/s, vérifier les pertes de charge ≤ pression du ventilateur, mettre en œuvre avec colliers anti‑vibration et manchons étanches, respecter DTU 68.3 et NF P 01‑012. - **Contrôle d’étanchéité** : privilégier le test à la fumée (seuil : aucune fumée visible), suivre la procédure de pressurisation, observation, marquage, réparation, reprise du test ; utiliser EPI et fumée non toxique. - **TD Villa R+1** : calculer le débit de pointe EU (≈ 18,2 L/s), dimensionner la colonne principale en DN200 à 1 % de pente, branches en DN100 à 2 % de pente, prévoir une ventilation primaire DN200 et des prises d’air DN50, vérifier l’étanchéité par fumée et eau, contrôler les pentes avec niveau à bulle. - **Sécurité** : porter lunettes, gants, masque lors du travail sur PVC ; vérifier la conformité CE des ventilateurs ; ne jamais travailler sous pression sans avoir relâché celle‑ci. --- ## Glossaire - **Débit neuf (Q)** : volume d’air extérieur introduit dans un local pour assurer le renouvellement, exprimé en m³/h. - **Taux de renouvellement (n)** : nombre de fois où le volume d’air d’un local est remplacé par heure (h⁻¹). - **Perte de charge (ΔP)** : diminution de pression due aux frottements et aux changements de direction dans une conduite, exprimée en pascals (Pa). - **Colonne de ventilation** : tuyau vertical permettant l’équilibrage de pression dans un réseau d’évacuation, relié à l’air libre au toit. - **Manchon EPDM** : joint d’étanchéité en caoutchouc éthylène‑propylène‑diène monomère utilisé pour les raccords PVC. - **Pente minimale** : inclinaison la plus faible autorisée pour garantir l’écoulement gravitaire sans stagnation, exprimée en pourcentage (% ou cm/m). - **Unité de fuite (UF)** : valeur conventionnelle représentant la charge hydraulique d’un appareil sanitaire, utilisée dans le calcul du débit de pointe. - **Test à la fumée** : méthode de détection de fuites consistant à introduire de la fumée sous légère surpression et à visualiser les échappements. --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Dimensionnement d’une VMC simple flux **Données** : Salle de bain de 8 m², hauteur 2,5 m. Taux de renouvellement recommandé : 0,8 vol/h. **Demande** : 1. Calculer le débit neuf Q (m³/h). 2. Choisir un diamètre de conduit permettant une vitesse d’air de 1 m/s. 3. Vérifier que la perte de charge sur 6 m de conduit ne dépasse pas 20 Pa (pression disponible du ventilateur). **Corrigé** 1. Volume V = 8 × 2,5 = 20 m³. Q = V·n = 20 × 0,8 = 16 m³/h. 2. Conversion en m³/s : Q = 16/3600 ≈ 0,00444 m³/s. Section S = Q/v = 0,00444/1 = 0,00444 m². Diamètre D = √(4S/π) ≈ √(4·0,00444/3,1416) ≈ 0,075 m → 75 mm (on prend le diamètre commercial supérieur : 80 mm). 3. Perte de charge (formule de Darcy‑Weisbach) : ΔP ≈ f·(L/D)·(ρ·v²/2). L = 6 m, Q en m³/s = 0,00444 m³/s, D = 80 mm = 0,08 m. A = π·D²/4 ≈ 0,00503 m², v = Q/A ≈ 0,00444/0,00503 ≈ 0,884 m/s. ρ air ≈ 1,2 kg/m³ → ρ·v²/2 ≈ 0,5·1,2·0,884² ≈ 0,47 Pa. f ≈ 0,02 (PVC lisse, régime turbulent). ΔP ≈ 0,02·(6/0,08)·0,47 ≈ 0,02·75·0,47 ≈ 0,71 Pa << 20 Pa. **Conclusion** : le conduit DN80 convient largement. ### Exercice 2 – Contrôle d’étanchéité par fumée sur un réseau d’évacuation **Données** : Un réseau PVC de DN100 comporte trois regards (R1, R2, R3) et deux coudes à 90°. Après pressurisation à 50 Pa, de la fumée apparaît au niveau du joint entre R2 et le coude suivant. **Demande** : Décrire la procédure de réparation et indiquer le contrôle à effectuer après réparation. **Corrigé** 1. **Isolation** : fermer le regard R2 et le regard suivant afin d’éviter la dispersion de la fumée. 2. **Démontage** : dévisser le boulon de fixation du manchon EPDM entre R2 et le coude. 3. **Nettoyage** : éliminer les résidus de colle ou de saleté sur les surfaces du tuyau et du manchon à l’aide d’un chiffon imbibé d’alcool à 70 %. 4. **Réparation** : appliquer une couche uniforme de colle PVC spéciale sur l’extrémité du tuyau et l’intérieur du manchon, puis emboîter le manchon en tournant d’un quart de tour pour assurer une bonne répartition. 5. **Séchage** : laisser la colle polymériser selon les indications du fabricant (généralement 15 min à 20 °C). 6. **Remise en pression** : rétablir la pression à 50 Pa et renouveler le test à la fumée. 7. **Contrôle final** : aucune fumée ne doit être visible à l’œil nu au niveau du joint réparé ; vérifier également l’étanchéité des autres joints par inspection visuelle. 8. **Remise en service** : ouvrir les regards, remettre le réseau sous pression de service et consigner l’intervention dans le carnet de suivi. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | # | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |---|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | Oublier de vérifier la pente avant de couler le béton autour d’une colonne d’évacuation | Stagnation d’eau, risque de refoulement et de mauvais écoulement | Toujours contrôler la pente avec un niveau à bulle ou un laser avant le recouvrement ; noter la valeur sur le plan de chantier. | | 2 | Utiliser de la colle PVC classique sur un joint soumis à des variations de température importantes | Décollement du joint, fuite de gaz ou d’eaux usées | Préférer une colle PVC à résistance thermique élevée ou un manchon EPDM avec serrage mécanique pour les passages extérieurs ou les gaines techniques. | | 3 | Négliger le port du masque lors du test à la fumée (fumée à base de glycol) | Irritation des voies respiratoires, maux de tête | Porter un masque filtrant (FFP2) et travailler dans un espace bien aéré ; arrêter le test si des symptômes apparaissent. | | 4 | Serrer excessivement les colliers de fixation sur un tuyau PVC | Déformation du tuyau, création de points de contrainte pouvant entraîner des fissures | Serrer les colliers jusqu’à ce que le tuyau soit bien maintenu sans écrasement ; respecter le couple de serrage indiqué par le fabricant (généralement 2–3 Nm). | | 5 | Effectuer un test à la pression sans avoir purgé l’air du réseau | Lecture erronée de la perte de pression, faux négatif sur les fuites | Purger le réseau en ouvrant tous les regards et en laissant l’air s’échapper avant de pressuriser ; vérifier l’absence de bulles d’air dans les tuyaux transparents si disponibles. | | 6 | Installer une prise d’air secondaire avec une pente négative (vers le bas) | Accumulation d’eau dans la prise d’air, blocage de la ventilation | Vérifier que chaque prise d’air présente une pente minimale de 3 % vers la colonne primaire ; utiliser un niveau à bulle lors de la pose. | --- *Fin du cours.*