Pression statique d’un gainable : calculer les pertes de charge du réseau
Un gainable ne souffle son débit nominal que si son ventilateur vainc les pertes de charge des gaines, des bouches et de la reprise. Calculez la pression que demande votre réseau et le réglage de pression statique à appliquer.
- Pression statique disponible
- Pertes de charge
- Calculateur intégré
1La pression statique disponible d’un gainable
Un gainable (climatiseur ou pompe à chaleur air/air caché dans un faux plafond ou des combles) souffle l’air dans les pièces par un réseau de plénums, de gaines et de bouches, puis le reprend par une ou plusieurs grilles. Pour faire circuler cet air, son ventilateur crée une différence de pression entre la reprise et le soufflage.
Cette pression se décompose en deux parts :
- la pression dynamique, liée à la vitesse de l’air : environ 5 Pa à 3 m/s et 10 Pa à 4 m/s ;
- la pression statique, celle qui pousse l’air à travers les obstacles du réseau.
La pression statique disponible (PSD, ou ESP en anglais) est la pression que le gainable fournit à l’extérieur de l’appareil, à son débit nominal : ses pertes internes (batterie, ventilateur, filtre d’origine) sont déjà déduites. Tout ce qui est raccordé au gainable, au soufflage comme à la reprise, doit tenir dans cette pression.
Pression nominale
Le réglage d’usine. Il suffit pour un réseau court, avec peu de coudes et une reprise proche du gainable.
Pression maximale
Le plus haut réglage possible. Entre les deux, la pression statique se règle sur le gainable à la mise en service.
Au-delà
Si le réseau demande plus que la pression maximale, le gainable ne fournit plus son débit : il faut revoir le réseau ou choisir un appareil plus puissant.
| Famille de gainable | Usage | Débit d’air courant | Pression nominale | Pression maximale |
|---|---|---|---|---|
| Extra-plat (basse pression) | Une à trois pièces, réseau court | 400 à 1 000 m³/h | 10 à 40 Pa | 30 à 50 Pa |
| Moyenne pression | Maison entière, plénum et zonage | 600 à 2 200 m³/h | 30 à 50 Pa | 100 à 150 Pa |
| Haute pression | Grands logements, tertiaire, réseaux longs | 2 000 à 4 500 m³/h | 50 à 100 Pa | 200 à 250 Pa |
Ordres de grandeur relevés dans les catalogues des fabricants (Daikin, Mitsubishi Electric, Atlantic, Toshiba…). La pression disponible exacte figure dans la documentation technique de chaque gainable.
2Calculez la pression statique de votre réseau
Pertes de charge et réglage du gainable
Une ligne par bouche de soufflage et par reprise. La branche la plus résistante est surlignée en orange.
1. Le gainable
2. Le soufflage
3. La reprise
Perte de la reprise : grille et filtre propre de l’ensemble (valeur moyenne selon le débit, modifiable), gaines et piquages. En orange : la bouche et la reprise les plus défavorables.
Calcul indicatif : pertes linéaires par la formule de Darcy-Weisbach (rugosité 0,9 mm en gaine souple, 0,15 mm en conduit galvanisé), coudes à 90° ζ = 0,8 en souple et 0,3 en rigide, piquage ζ = 0,5. Pour un projet, vérifiez les pertes des bouches, plénums et filtres dans la documentation de leurs fabricants.
3Les pertes de charge du réseau aéraulique
Chaque élément traversé par l’air lui oppose une résistance : la pression baisse tout au long du parcours. Ces pertes de charge se mesurent en pascals (Pa) et s’additionnent du début à la fin du chemin parcouru par l’air.
Pertes linéaires
Le frottement de l’air sur la paroi, proportionnel à la longueur. Elles dépendent du diamètre, de la vitesse et de la rugosité de la gaine.
Pertes singulières
Coudes, piquages, réductions : chaque changement de direction ou de section crée des tourbillons qui consomment de la pression.
Éléments du réseau
Bouches, plénum et registres, grilles et filtres de reprise : leur perte de charge est donnée par le fabricant, selon le débit.
| Diamètre | Débit à 4 m/s | Souple tendue | Souple, pose courante | Rigide galvanisé |
|---|---|---|---|---|
| Ø125 | 175 m³/h | 2,8 Pa/m | 4,2 Pa/m | 2,0 Pa/m |
| Ø160 | 290 m³/h | 2,0 Pa/m | 3,0 Pa/m | 1,5 Pa/m |
| Ø200 | 450 m³/h | 1,5 Pa/m | 2,3 Pa/m | 1,1 Pa/m |
| Ø250 | 700 m³/h | 1,1 Pa/m | 1,7 Pa/m | 0,8 Pa/m |
| Ø315 | 1 120 m³/h | 0,8 Pa/m | 1,3 Pa/m | 0,6 Pa/m |
Pertes linéaires à la vitesse maximale conseillée en gaine souple (4 m/s), air à 1,2 kg/m³. À 3 m/s, elles sont environ 1,7 fois plus faibles.
Gaine souple ou conduit rigide
La gaine souple est rapide à poser, mais ses spires la rendent bien plus rugueuse qu’un conduit lisse, et chaque ondulation ou écrasement ajoute des pertes. Un coude à 90° en gaine souple coûte autant que 2 à 3 m de gaine. Exemple pour 13 m en Ø160 à 230 m³/h (3,2 m/s), pertes linéaires seules :
4Le chemin le plus défavorable
L’air part de la pièce, traverse la reprise et le gainable, puis rejoint les bouches de soufflage. Les éléments placés en série s’additionnent. Les bouches, elles, sont en parallèle : leurs pertes ne s’additionnent pas. Le ventilateur doit seulement satisfaire la branche la plus résistante, en général la plus longue ou celle qui a le plus de coudes.
Équilibrer les branches
Les branches plus courtes que la branche défavorable disposent d’un excédent de pression : sans réglage, elles reçoivent trop d’air et les pièces éloignées pas assez. On les freine avec les registres du plénum ou des bouches réglables. Avec plusieurs reprises, le débit se répartit de lui-même pour que chacune ait la même perte de charge : la plus grande grille reprend le plus d’air.
5Point de fonctionnement et réglage du gainable
Comme pour un circulateur de chauffage, le débit réel se trouve à l’intersection de deux courbes : celle du ventilateur, qui dépend du réglage de pression, et celle du réseau, dont les pertes augmentent avec le carré du débit. Changer le réglage déplace la courbe du ventilateur, donc le débit obtenu.
Pression trop faible
Le débit baisse : puissance réduite, pièces éloignées mal servies, risque de givrage de la batterie en froid et de mise en sécurité haute pression en chaud.
Pression juste
Réglée juste au-dessus des pertes calculées, elle donne le débit nominal : puissance du catalogue, confort et silence.
Pression trop forte
Trop d’air : bruit et sifflements aux bouches, courants d’air, consommation du ventilateur et risque d’entraîner des gouttelettes de condensats.
6Bien concevoir le réseau de gaines
- Des gaines courtes : placez le gainable au plus près des pièces desservies et de la reprise.
- Une vitesse limitée : 4 m/s au plus en gaine souple et 5 m/s en conduit rigide, moins encore pour les chambres si le silence compte (environ 290 m³/h en Ø160 et 450 m³/h en Ø200).
- Des gaines souples tendues, coupées à la bonne longueur, sans écrasement, avec des rayons de courbure larges ; isolées pour éviter la condensation en climatisation.
- Une reprise largement dimensionnée : une grande grille avec filtre perd peu ; une grille trop petite ou un filtre encrassé font chuter le débit.
- Un réglage à la mise en service : réglez la pression statique, équilibrez les bouches avec les registres, puis contrôlez le débit et le bruit pièce par pièce.
7Questions fréquentes
Qu’est-ce que la pression statique disponible d’un gainable ?
C’est la pression que le ventilateur du gainable fournit au réseau raccordé, à son débit nominal, une fois ses propres pertes internes déduites. Elle s’exprime en pascals (Pa) et doit couvrir les pertes de charge du soufflage et de la reprise.
Comment calculer les pertes de charge d’un réseau de gaines ?
On additionne, le long du chemin le plus défavorable, les pertes linéaires des gaines (selon le diamètre, la vitesse et la longueur), les pertes des coudes et piquages, celles du plénum, de la bouche, de la grille et du filtre de reprise. Les bouches étant en parallèle, seule la plus résistante compte.
Que se passe-t-il si la pression statique est mal réglée ?
Trop faible, le débit chute : moins de puissance, pièces éloignées mal chauffées ou mal climatisées, risque de givrage ou de mise en sécurité. Trop forte, le débit est excessif : bruit aux bouches, courants d’air et surconsommation du ventilateur.
Quel diamètre de gaine pour une bouche de soufflage ?
Pour rester sous 4 m/s en gaine souple : jusqu’à environ 290 m³/h en Ø160, 450 m³/h en Ø200 et 700 m³/h en Ø250. Le calculateur ci-dessus propose ces diamètres avec le bouton « Diamètres conseillés ».
Une gaine souple est-elle moins performante qu’un conduit rigide ?
Oui : à diamètre égal, elle perd de 30 % à plus de deux fois plus de pression selon la qualité de pose. Elle reste adaptée aux petites longueurs et aux raccordements des bouches, à condition d’être bien tendue.
À retenir
- La pression statique disponible doit couvrir le soufflage le plus défavorable plus la reprise la plus défavorable.
- Les pertes de charge varient comme le carré du débit : le diamètre des gaines est décisif.
- 4 m/s au plus en gaine souple, 5 m/s en conduit rigide.
- Réglez la pression du gainable juste au-dessus des pertes calculées, puis équilibrez les bouches.