Calculs de ventilation

[olivier80]

Il y a quelques temps je me suis intéressé à la ventilation nécessaire dans un espace fermé, en l’occurrence une voiture.

Je n'ai trouvé que quelques documents scientifiques inexploitables en pratique.

J'ai alors décidé de créer une feuille de calcul Excel, afin de me rendre compte combien de temps il est possible de tenir dans un espace fermé, avec ou sans chauffage au gaz, et quel est le niveau de ventilation forcée requis pour pouvoir rester indéfiniment dans cet espace clos selon le nombre de personnes.

Dans la feuille de calcul, les champs en jaune sont les valeurs modifiables par l'utilisateur. Les champs en vert sont les résultats obtenus par calcul. Les champs en blanc sont des résultats intermédiaires.

J'ai ajouté quelques valeurs intéressantes dont on a du mal à se faire une idée, comme la puissance de chauffage nécessaire pour chauffer l'air de ventilation, en fonction de la température intérieure requise et de la température extérieure, la puissance de chauffage induite par la respiration, la quantité d'eau produite par la respiration humaine et par un chauffage en gaz, les quantités de CO2 produites, la quantité d'oxygène consommée, etc...

Cette feuille de calcul est expérimentale, les résultats ne doivent pas être pris au pied de la lettre car trop de facteurs peuvent rendre les calculs très différents de la réalité. Je me dégage donc de toute responsabilité.


Commentaires bienvenus.

calcul ventilation v6.xlsm

[clost]

Tu dors jamais, toi !

[clost]

Bon sérieusement, après tout ça il faut partir. M'en vais t'emmener dans le sable, tu pourras mettre en application avec de VRAIES données !!

[olivier80]

[docxl]

Mais t'arrêtes jamais toi,
de la mécanique des fluides maintenant !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

[olivier80]

Oh c'est du basique. Mais on peut faire beaucoup de choses avec peu de choses (et l'inverse aussi ).

Il suffit de se remonter les manches; d'assembler les éléments dans le bon ordre et ne jamais être trop optimiste

[olivier80]

Il est intéressant de remarquer que pour deux personnes, sans aucune ventilation, dans un véhicule dont le volume intérieur est de 2 550 L (sauf erreur c'est le volume intérieur d'un HDJ80), on peut rester seulement 44 minutes avant que le taux d'oxygène commence à devenir difficile à supporter (19.5% au lieu de 20.9%).

Évidement en pratique le HDJ80 a une petite ventilation naturelle qui permet de tenir beaucoup plus longtemps à deux personnes, mais pas forcément dans des conditions idéales sans ventilation supplémentaire, avec un taux d'oxygène qui descendra sous la normale (vérifié en pratique avec un analyseur d'O2).

Je conseille donc d'ajouter une ventilation, ou de laisser une ou deux fenêtres légèrement entre ouverte, si le véhicule est utilisé pour dormir dedans.

Une solution simple (et modulaire) que j'ai adoptée, selon les circonstances, une ou deux grilles de ventilation en haut des fenêtres arrières :

IMG_20211013_105920.jpg

En ce qui concerne le chauffage au gaz en intérieur, avec une combustion dans le véhicule, c'est absolument impossible sans prendre de gros risques. Le volume est trop petit et la ventilation naturelle trop faible. Ou alors, lorsqu'on ne dors pas, dans des circonstances exceptionnelles, et en utilisant plusieurs détecteurs de gaz redondants avec alarmes, CO et O2. La solution consiste à utiliser un chauffage avec combustion à l'extérieur du véhicule ou avec un système de cheminée à double conduit, ou une réserve d'eau chaude de grande capacité chauffée par exemple pendant que le véhicule roule avec un échangeur. Évidement le chauffage électrique est la solution la plus simple, si source d'énergie 240V disponible, dans un camping par exemple. Ici sur la photo un sèche serviette 240V qui fait office de chauffage.

Traduction (et amélioration) du paragraphe de mise en contexte de la feuille de calcul :

La respiration humaine consomme de l'oxygène et produit presque exclusivement du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O).

La combustion d'un brûleur gaz consomme en général plus beaucoup plus d'oxygène que la respiration (selon la puissance) et produit de plus grandes quantités de CO2, d'eau, des résidus combustibles, et surtout du monoxyde de carbone (CO) qui peut être mortel si la concentration est trop élevée.

Une mauvaise combustion entraîne la production de CO. Il faut savoir que le CO est le premier produit de la réaction de combustion, il n'est brûlé que lors d'une combustion complète ! La combustion d'un gaz n'est jamais parfaite en pratique.

La concentration dans l'air en monoxyde de carbone doit rester très faible, en dessous de 9 parts par million (ppm) pour une exposition de 8 heures, et en dessous de 90 ppm pour une exposition de 15 minutes, selon l'OMS.

L'O2 (oxygène) est directement responsable de notre bonne fonction respiratoire. Sa concentration doit être comprise entre 19,5% et 21%. La concentration en O2 de l'air frais est d'environ 20,9 %. Les concentrations supérieures à 20,9 % ne sont pas dangereuses pour l'homme jusqu'à un certain point mais ne seront de toutes façons jamais observées dans l'air frais.

Le CO2 (dioxyde de carbone) n'est pas directement toxique pour l'homme, mais lors de la respiration et du chauffage dans un espace fermé, il aura pris la place de l'oxygène dans le mélange d'air. Une concentration élevée de CO2 indique donc un manque d'oxygène dans les mêmes proportions !

La concentration de CO2 dans l'air frais est d'environ 0,04 % (en augmentation d'année en année). L'air respiré en espace clos deviendra nocif lorsque sa concentration atteindra 1,5 % (ce qui revient à 19.4% en concentration d'oxygène).

En l'absence d'activité physique, la concentration minimale d'oxygène requise par l'organisme peut être inférieure à 19.5% sur une durée limitée pour des personnes en bonne condition physique qui pourraient tolérer jusque 17 %. Mais il est préférable de conserver le seuil de 19.5% comme limite en dessous de laquelle il est préférable de ne jamais descendre.

Tout comme le CO2, les gaz combustibles comme le propane et le butane ne sont pas toxiques si inhalés purs mais lors de leur combustion ils remplacent l'oxygène de l'air qui deviendra alors manquant en espace clos.
Leur présence dans l'air est cela dit absolument anormale et signifie que la combustion n'est pas complète et génère probablement du CO (monoxyde de carbone), donc mortel même en faible quantité.

Enfin, si la concentration dans l'air en gaz combustibles est trop élevée (flamme du brûleur éteinte, fuite de gaz...) il y a un risque d'explosion, si le mélange air / gaz combustible se situe dans le domaine d'explosivité.

Toute installation gaz dans un volume clos doit être absolument vérifiée régulièrement, surtout lorsque les raccords et les matériels sont soumis à des manipulations, des vibrations et de fortes variations de température, ce qui est le cas dans un véhicule.

Il n'est pas rare de voir des taux de CO de 100 à 300 ppm voir plus, et des taux d'O2 de moins de 17% au dessus d'une gazinière en appartement. Vous aurez compris pourquoi souvent les femmes se plaignent de maux de tête. Supprimez les gazinières et normalement, plus de soucis de ce genre
Ah mince, a-t-on encore le droit de dire femme ??

La preuve par la mesure (pour les taux de CO et O2 seulement) :

[clost]

Passionnant. La tente de toit ça fuit de partout, on a moins de maux de tête.
Par contre quand je pense que je chasse le poids partout, à 100g près : le sèche serviette au plafond, c'est NON!!
Il est temps d'envisager la cellule, non ?

[olivier80]

Non pas de cellule ni tente de toit pour moi, surtout parce que j'aime bien pouvoir aller partout , y compris dans mon garage

Et le poids en hauteur, plus la prise au vent, bof bof. C'est pire que mon petit chauffage qui doit faire dans les 3 Kg.

De toutes façons je l'ai supprimé parce que jamais utilisé. Finalement une bonne couette même en plein hivers avec si besoin une paire de bouillottes ça suffit, en tout cas pour la France.

La version sans le chauffage au plafond, en mode couchage.

IMG_20220903_182507.jpg

J'ai déjà testé par 0 degré, pas de problème, même sans bouillotes. Et pour la douche dehors, (testée par 5 degré), pas de problème particulier, tant qu'on est sous l'eau chaude on a pas froid et la chaleur emmagasinée laisse quelques minutes pour s'habiller sans avoir froid. Il faut simplement être organisé pour ne pas chercher les vêtements, tout doit être prêt.

J'aime bien le concept de la cabine aménagée, on a probablement plus de confort, électricité pour recharger les gsm, éclairage, nourriture et linge disponible à porté de main, possibilité de sortir en plein milieu de la nuit sans tomber de l'échelle ou se détruire les pieds, une bonne isolation, une bonne insonorisation, et de la sécurité avec la télécommande de centralisation des portes.

L'aménagement intérieur peut aussi être modulaire, c'est à dire donner la possibilité de le supprimer assez rapidement, ou de repasser le véhicule en 5 places en une paire de minutes.

NB : Conception Olivier ADLER 2020, utilisation commerciale interdite sauf accord.

Le lit replié, véhicule en mode 5 places, le matelas de 1m90 se replie à l'intérieur :

IMG_20221015_125330.jpg

Des tire-ponts triple emploi : accrocher les bagages, faciliter le déploiement, et verrouiller le plateau replié.

IMG_20221015_121817.jpg

Une petite astuce pour la douche :

IMG_20200912_145038.jpg

[clost]

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