Classes de pression des gaines de CVC expliquées

Ce qu'est réellement une classe de pression

Une classe de pression de gaine est la pression statique qu'une section de gaine est construite pour tenir sans se bomber, s'affaisser ni fuir au-delà de ce qui est admis. Elle s'exprime en pouces de colonne d'eau (in. w.g.), l'unité que lit un manomètre aux bornes d'un ventilateur. Une gaine n'est jamais construite pour une pression exacte. Elle est construite pour une classe, et la classe dans laquelle vous tombez décide de trois choses qui comptent pour le fabricant : l'épaisseur de la tôle, la fréquence du renforcement de la gaine, et le degré d'étanchéité et d'essai exigé.

Si vous vous trompez par défaut, la gaine tambourine, se déforme et fuit en service. Si vous vous trompez par excès, vous payez une forte épaisseur et la classe d'étanchéité A sur une gaine de reprise d'air qui n'en avait pas besoin. La classe de pression est le chiffre qui influe le plus directement sur le coût et la faisabilité d'un système de gaines.

Les classes de pression de construction SMACNA

SMACNA (Sheet Metal and Air Conditioning Contractors' National Association) définit sept classes de pression de construction pour les gaines métalliques rectangulaires. Chacune existe en classe positive et en classe négative.

Classe de pression (in. w.g.)	Regroupement	Application typique
1/2	Basse pression	Reprise et extraction à basse vitesse, soufflage résidentiel et tertiaire léger
1	Basse pression	Soufflage et reprise tertiaires courants à basse pression
2	Basse pression	La valeur par défaut courante pour le soufflage tertiaire basse pression
3	Moyenne pression	Tronçons plus longs, réseaux principaux VAV, systèmes tertiaires à vitesse plus élevée
4	Moyenne pression	Réseaux principaux et colonnes montantes de soufflage moyenne pression
6	Moyenne / haute pression	Systèmes à grande vitesse, colonnes montantes de grande hauteur, soufflage industriel
10	Haute pression	Gaines industrielles et de procédé haute pression, certains systèmes de laboratoire

Le regroupement courant que la plupart des ingénieurs utilisent à l'oral est plus simple que les sept classes : basse pression jusqu'à 2 in. w.g. inclus, moyenne pression au-dessus de 2 jusqu'à 6 in. w.g., et haute pression au-dessus de 6 in. w.g. Les classes existent pour que les tableaux de renforcement aient des paliers discrets auxquels se référer ; le regroupement basse/moyenne/haute pression est la façon dont ces mêmes informations se discutent sur chantier.

Pression positive ou négative

C'est la partie la plus souvent oubliée. Le chiffre de la classe de pression n'est que la moitié de la spécification. L'autre moitié est de savoir si la section est en pression positive ou négative.

• La pression positive concerne la gaine de soufflage en aval du ventilateur. L'air pousse vers l'extérieur : le mode de défaillance est donc le bombement de la paroi ou l'éclatement des agrafes. L'épaisseur et le renforcement résistent à l'éclatement.
• La pression négative concerne la reprise, l'extraction et toute gaine en amont du ventilateur. L'air tire vers l'intérieur : le mode de défaillance est donc l'affaissement de la paroi. C'est un problème de flambement et non d'éclatement, et c'est souvent le plus difficile des deux à contrer.

Comme l'affaissement et l'éclatement relèvent de physiques différentes, SMACNA donne des exigences de construction distinctes pour le positif et le négatif à pression nominale égale. Une classe négative demande souvent une épaisseur plus forte ou des tirants internes là où la classe positive correspondante n'en demande pas. Si une spécification indique « 2 in. w.g. » sans préciser positif ou négatif, c'est une question à poser avant de couper de l'acier.

Ce que la classe de pression impose à l'atelier

Une fois la classe fixée, les tableaux SMACNA la traduisent en consignes de fabrication. Pour une largeur de gaine donnée :

• L'épaisseur de tôle augmente quand la pression monte. Une gaine large à 6 in. w.g. utilise une épaisseur plus forte que la même largeur à 2 in. w.g. Voir notre tableau des calibres de tôle pour gaines pour la relation entre largeur et épaisseur.
• L'espacement du renforcement se resserre. Une pression plus élevée signifie que le renforcement transversal (brides et raidisseurs) est placé à intervalles plus courts le long de la gaine.
• Le type d'agrafe et de joint doit convenir à la pression. Une agrafe Pittsburgh et une bride TDF se comportent différemment sous charge ; les classes de pression élevées s'appuient davantage sur le système de brides. Voir TDF ou bride cornière et comparatif des types d'agrafes et de joints de gaines.
• La classe d'étanchéité se resserre. Les classes de pression plus élevées exigent une classe d'étanchéité plus serrée et un essai de fuite à la pression de calcul.

De la classe de pression à la classe d'étanchéité

La classe de pression et la classe d'étanchéité sont des spécifications distinctes, mais elles évoluent ensemble. L'association par défaut la plus courante est la suivante :

Classe de pression (in. w.g.)	Classe d'étanchéité typique
1/2 et 1	Classe d'étanchéité C (joints transversaux étanchéifiés)
2	Classe d'étanchéité B (joints et joints longitudinaux étanchéifiés)
3, 4, 6 et 10	Classe d'étanchéité A (joints, agrafes et traversées étanchéifiés, essai de fuite)

C'est une règle empirique, pas une règle absolue. Les systèmes critiques (laboratoires, hôpitaux, salles blanches, désenfumage) sont couramment spécifiés en classe d'étanchéité A même à basse pression. Le concepteur responsable a le dernier mot.

Où interviennent les machines

Plus la classe de pression est élevée, plus l'épaisseur est forte et plus le joint fini doit tenir. Cela impose deux exigences à la ligne de fabrication. Premièrement, elle doit former proprement la plage d'épaisseur dont le chantier a besoin, sans les déchirures ni le retour élastique qu'on obtient quand on force une machine légère sur de l'acier épais. Deuxièmement, elle doit tenir les tolérances, car une extrémité de gaine hors équerre ne fera pas une bride étanche, quelle que soit l'épaisseur ou la qualité du mastic. Une ligne qui tient la longueur et la largeur dans des tolérances serrées garde les angles TDF d'équerre, ce que demande précisément une spécification haute pression en classe d'étanchéité A. Faire correspondre la plage d'épaisseur nominale de la machine aux classes de pression que vous fabriquez réellement est une décision de spécification qui mérite d'être prise de façon délibérée.

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Équivalents AS/NZS, EN et GCC

Hors d'Amérique du Nord, la même idée apparaît sous d'autres normes :

• AS/NZS 4254 (Australie et Nouvelle-Zélande) fixe la construction des gaines selon la pression et fait directement référence au cadre SMACNA.
• EN 12237 (rondes) et EN 1507 (rectangulaires) en Europe définissent des classes de pression et d'étanchéité à l'air ; les classes d'étanchéité à l'air EN A, B, C et D sont le versant « fuites » de la même pièce.
• Les projets GCC et SASO au Moyen-Orient nomment généralement directement les classes de pression et d'étanchéité SMACNA dans la spécification de génie climatique.

Le libellé de spécification que vous rencontrerez

Une spécification de génie climatique se lit généralement ainsi : « Les gaines de soufflage doivent être construites selon la classe de pression positive SMACNA 2 in. w.g., classe d'étanchéité B. Les gaines en aval des unités terminales peuvent être ramenées à 1 in. w.g. Les gaines de reprise et d'extraction doivent être construites selon la classe de pression négative 1 in. w.g. » Quand vous voyez un paragraphe de ce type, la classe de pression, la répartition positif/négatif et la classe d'étanchéité définissent ensemble tout ce dont l'atelier a besoin pour choisir l'épaisseur, le renforcement et la construction des joints.

FAQ

Qu'est-ce qu'une classe de pression de gaine ?

Une classe de pression de gaine est la pression statique, en pouces de colonne d'eau, qu'une section de gaine est construite pour supporter. SMACNA définit des classes de 1/2, 1, 2, 3, 4, 6 et 10 in. w.g., chacune en positif et en négatif. La classe et la taille de la gaine fixent l'épaisseur, le renforcement et la construction des joints.

Quelles sont les classes de pression SMACNA ?

Les classes de pression de construction SMACNA pour les gaines métalliques sont 1/2, 1, 2, 3, 4, 6 et 10 in. w.g., chacune en classe positive et négative. 2 in. w.g. en positif est la valeur par défaut la plus courante pour le soufflage tertiaire basse pression.

Quelle est la différence entre une gaine basse, moyenne et haute pression ?

La basse pression va jusqu'à 2 in. w.g. inclus, la moyenne pression de plus de 2 jusqu'à 6 in. w.g., et la haute pression au-dessus de 6 in. w.g. Une pression plus élevée demande une épaisseur plus forte, un renforcement plus rapproché et une classe d'étanchéité plus serrée : elle coûte donc plus cher par pied carré.

Comment la classe de pression influe-t-elle sur l'épaisseur de la gaine ?

Pour une largeur donnée, une classe de pression plus élevée exige une épaisseur plus forte et un renforcement plus rapproché pour garder la déformation dans les limites. Les tableaux de renforcement SMACNA donnent l'épaisseur et l'espacement exacts pour chaque largeur et chaque classe de pression.

Pourquoi une gaine en pression négative demande-t-elle une construction différente ?

La gaine en pression positive tend à se bomber vers l'extérieur ; la gaine de reprise et d'extraction en pression négative tend à s'affaisser vers l'intérieur, ce qui est un problème de flambement. Les classes négatives demandent donc une épaisseur plus forte ou des tirants à pression nominale égale pour résister à l'affaissement.

Quelle classe de pression va avec quelle classe d'étanchéité ?

Comme règle empirique courante : les classes de pression 1/2 et 1 in. w.g. utilisent la classe d'étanchéité C, 2 in. w.g. utilise la classe d'étanchéité B, et 3, 4, 6 et 10 in. w.g. exigent la classe d'étanchéité A. Les systèmes en pression négative et les systèmes critiques sont souvent spécifiés plus serrés. C'est le concepteur responsable qui fixe l'exigence finale.