Vous avez dit : "climatisation ?..."

Les bureaux sont souvent établis le long de grandes artères de circulation. L'air extérieur y est pollué et le niveau sonore peut y être fort élevé...

Objectif 1 : dans un premier temps, il y a donc le souhait d'apporter de l'air hygiénique aux occupants. Il sera capté en toiture, filtré et pulsé dans le local.

Le RGPT exige d'apporter un minimum de 30 m³ d'air neuf par heure et par personne. Qu'est-ce que cela représente ? Un travailleur occupe en moyenne 10 m².

Le RGPT exige d'apporter un minimum de 30 m³ d'air neuf par heure et par personne. Qu'est-ce que cela représente ? Si le plafond est situé à 3 m de hauteur, un travailleur vit dans un espace de 30 m³.

Le RGPT exige d'apporter un minimum de 30 m³ d'air neuf par heure et par personne. Qu'est-ce que cela représente ? Lui apporter 30 m³/h d'air hygiénique, c'est donc renouveler l'air du local 1 fois par heure.

Avant d'être pulsé dans le local, l'air passe dans un "groupe de préparation d'air". Il y est : filtré, chauffé et humidifié en hiver, refroidi et déshumidifié en été.

directement à la source. Et l'emplacement de l'extraction d'air permettra d’extraire les polluants directement à la source. Exemple : La photocopieuse sera placée près de la grille d'extraction de l'air dans le couloir.

Objectif 2 : dans un deuxième temps, on souhaite compenser les charges thermiques du local, particulièrement élevées en été.

Bilan thermique d'été : Exemple pour le local de 30 m³, un jour de canicule : soleil fen. : 300 W/m² * 2 m² = 600 W soleil murs :10 W/m² * 10 m² = 100 W Ordinateur : = 140 W Eclairage : = 100 W Occupant : = 60 W TOTAL : = 1.000 W

frigorifique d’un local Evaluation du bilan frigorifique d’un local

Conclusions du bilan thermique : 1° puissance max de refroidissement = 1000 W pour 10 m², soit 100 W/m² 2° Soleil = 70 % des apports de chaleur !

Ne pourrait-on refroidir le local avec l'air hygiénique pulsé à 15°C ? Hélas, non... Puissance = débit x rc x DT° = 3 m³/h.m² x 0,34 Wh/m³.K x (25-15) K = 10 W/m², soit 10% des besoins maximum de froid... Souvent, une véritable climatisation est nécessaire.

Ouvrons une parenthèse : Fonctionnement de la machine frigorifique ?

Partons du climatiseur

Condenseur à l'extérieur Evaporateur à l'intérieur

Reprenons le climatiseur :

L'esthétique en prend parfois un fameux coup !

le réfrigérateur dans la cuisine Application : le réfrigérateur dans la cuisine

l'armoire de climatisation dans la salle informatique Application : l'armoire de climatisation dans la salle informatique

performance de la machine frigorifique ?

Extrait d’un catalogue de fabricant :

Extrait d’un catalogue de fabricant :

Revenons aux systèmes de climatisation : On rencontre beaucoup de systèmes de climatisation différents. Ils peuvent être regroupés en 3 familles : 1 : la climatisation "tout air" 2 : la climatisation "air + eau" 3 : la climatisation "directe" Passons-les en revue :

Première famille : la climatisation "Tout Air" De l'air est traité dans un gros groupe de préparation d'air et distribué dans tous les locaux.

Remarque : pourquoi 2 batteries de chauffe en série ? Si humidification à eau froide, l’évaporation de l’eau entraîne un refroidissement de l’air…

Première famille : la climatisation "Tout Air" Problème 1 : Pour atteindre les 100 W/m², il faut pulser 10 fois plus d'air à 15°C que d'air hygiénique ! ... attention aux courants d'air froid...

Première famille : la climatisation "Tout Air" Problème 2 : Pour économiser l'énergie, 90% de l'air sera de l'air recyclé et 10% sera de l'air neuf.

Première famille : la climatisation "Tout Air" Problème 3 : La température pulsée sera la même dans tous les locaux... Alors, comment gérer la présence d'une photocopieuse dans un local ?...

Première famille : la climatisation "Tout Air" Problème 4 : L'air prend beaucoup de place, les conduits sont encombrants, des faux-plafonds ou faux-planchers sont créés pour les cacher ...

Première famille : la climatisation "Tout Air" Problème 5 : La consommation des ventilateurs est très élevée aussi : 20 % d'énergie de transport... qui sera convertie en chaleur !!!

Première famille : la climatisation "Tout Air" Avantage : la climatisation "tout air" permet le "free cooling" du bâtiment. Avec 1 kWh dans les ventilateurs, on peut créer 3,3 kWh de froid via l'air frais extérieur "gratuit", surtout la nuit.

Première famille : la climatisation "Tout Air" Application 1 : on rencontre la climatisation "tout air" à Débit d'Air Constant (DAC) dans les cafeterias, salles de conférence, ... (car de toute façon, beaucoup d'air hygiénique y est requis).

Première famille : la climatisation "Tout Air" Application 2 : on rencontre la climatisation "tout air" à Débit d'Air Variable (DAV) dans les locaux borgnes ou enterrés, les salles de réunions, ...

Nouvelle idée ! Séparons les problèmes : - un conduit d'air apportera seulement l'air hygiénique - le chaud et le froid seront apportés par de l'eau, eau chaude (60°C) ou eau glacée (6°C). La famille des climatisations "air + eau" était née !

Deuxième famille : la climatisation "Air + Eau" Exemple 1 : le ventilo-convecteur Un ventilateur souffle sur 2 échangeurs, alimentés en eau chaude ou en eau glacée.

de l’installation HVAC Schéma de principe de l’installation HVAC « Air + Eau » 1° ventilation

de l’installation HVAC « Air + Eau » 1° ventilation 2° chauffage Schéma de principe de l’installation HVAC « Air + Eau » 1° ventilation 2° chauffage Schéma de principe de l’installation HVAC « Air + Eau »

de l’installation HVAC Schéma de principe de l’installation HVAC « Air + Eau » 1° ventilation 2° chauffage 3° réfrigération

Deuxième famille : la climatisation "Air + Eau" Exemple 2 : le plafond froid De l'eau à 16° refroidit le faux-plafond, un radiateur chauffe en façade.

"frais à la tête, chaud aux pieds" pas de ventilateur, donc pas de bruit , pas de courant d'air, système "air + eau" donc régulation de T° par local pas de condensation dans le local moins de risque bactériologique

Deuxième famille : la climatisation "Air + Eau" Exemple 3 : la poutre froide Deuxième famille : la climatisation "Air + Eau" poutre statique poutre dynamique Des échangeurs de froid sont directement intégrés sous ou dans le plafond.

> Climatisation par poutres-froides dynamiques ?

Encore une nouvelle idée ! Lorsque le besoin de refroidissement est limité à quelques locaux, un climatiseur est installé : pas de fluide intermédiaire (air,eau), c'est une petite machine frigorifique qui travaille en direct. Dans le local, un "évaporateur" fait du froid. A l'extérieur, un "condenseur" libère la chaleur. La famille de la climatisation "directe" était née !

Troisième famille : la climatisation "directe" Exemple 1 : le climatiseur L'"évaporateur" fait du froid. Le "condenseur" évacue la chaleur.

Troisième famille : la climatisation "directe" Exemple 2 : le réseau DRV Astuce : un climatiseur est réversible et peut travailler en "pompe à chaleur". D'où la possibilité de faire à souhait du chaud et du froid. C'est la climatisation DRV (Débit de Réfrigérant Variable).

Fonctionnement en "équilibré"                                                                                                                                                                                                    Fonctionnement en "équilibré"

Application du DRV : centre de formation avec logements

Remarque 1 : les occupants se plaignent de la climatisation… Courant d'air, bruit, air malsain, ... ... pouvant entraîner nez bouché, gorge irritée, maux de tête, fatigue,...

En dehors d’un problème d’entretien, les plaintes semblent proportionnelles à l'impossibilité d'agir sur son environnement impossibilité : de pouvoir ouvrir sa fenêtre, de pouvoir fermer sa protection solaire, de pouvoir modifier sa consigne de température, de pouvoir diminuer ou dévier un jet d'air frais, .... pourrait-on évaluer le confort d'être acteur de son environnement ?

le type de construction des bâtiments climatisés ne serait-il pas trop "artificiel" ? Locaux borgnes, sans éclairage naturel, sans vision vers l'extérieur, ...

Postes de travail sédentaires, avec un horizon réduit à un écran...

Locaux sans inertie, Espaces aseptisés, ...

Fenêtres non ouvrantes, ...

C'est beau mais ... on y vit comment ? Attention de ne pas imputer à la climatisation un impact santé qui serait en réalité lié à un type de construction trop artificiel...?

Remarque 2 : le choix de l'humidificateur A vapeur : A ruissellement : A pulvérisation :

Bac de recyclage d'un humidificateur ...

Choix de l'humidificateur A vapeur : Très hygiénique puisque vapeur à 100°C A ruissellement d'eau froide : Bons pour capter les poussières de l'air (on les appelle "laveurs d'air") ... mais une grande source de prolifération bactérienne si mal entretenu ! (l'eau stagne dans le fond du bac lors de l'arrêt de l'humidification... ) A pulvérisation d'eau froide :

Choix de l'humidificateur >> Si choix d'un humidificateur à eau froide, choisir un appareil équipé d'une vidange automatique lors de l'arrêt de l'humidification; >> A défaut, choisir un humidificateur équipé de lampes UV. Exemple d'un humidificateur équipé de lampes UV irradiant les câbles de ruissellement.

Remarque 3 : le choix du diffuseur d'air Un courant d'air par la climatisation = une "coulée" d'air froid.... Exemples de problèmes : Ex 1 : le climatiseur en vitesse minimale... Ex 2 : la poutre froide statique sous le plafond

Dans la zone d'occupation, le système de climatisation ne peut générer une vitesse de l'air supérieure à 0,2 m/s en hiver et 0,25 m/s en été.

Choix du diffuseur d'air D'où l'objectif : l'air froid doit se mélanger à l'ambiance avant d'atteindre les occupants. Exemple 1 : choix de bouches à haut taux d'induction Mélange rapide entre l'air ambiant et l'air pulsé grâce aux diffuseurs hélicoïdaux.

Choix du diffuseur d'air Exemple 2 : valoriser l'effet "Coanda" Coanda ? En pulsant l'air horizontalement, la veine d'air va coller au plafond Application : choix d'une poutre froide dynamique plutôt que statique

Exemple 3 : attention aux poutres, aux luminaires, ... qui cassent l'effet Coanda. Exemple 4 : modifier la position des déflecteurs entre l'hiver et l'été.

Remarque 4 : Qui dit machine frigorifique, dit condenseur en toiture ! 1° machine monobloc, avec condenseur à air

Variante avec condenseur extérieur

2° machine en chaufferie, avec condenseur à eau…

… puis aéro-refroidisseur de l’eau

… ou tour de refroidissement.

COPthéor =

Extrait d’un catalogue de fabricant :

Extrait d’un catalogue de fabricant :

Hôpital de Chimay