SYSTÈME TOUT AIR, À DÉBIT CONSTANT, MONO-GAINE

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1 TECHNIQUE DU FROID ET DU CONDITIONNEMENT DE L AIR Tâche T4.2 : Mise en service des installatins Cmpétence C1.2 : Classer, interpréter, analyser Thème : S5 : Technlgie des installatins frigrifiques Séquence : S5.3 : Systèmes de cnditinnement de l air Séance : Le système Tut Air (mn-gaine) Date : Objectif de la séance : SYSTÈME TOUT AIR, À DÉBIT CONSTANT, MONO-GAINE Principe de fnctinnement : Le système de cnditinnement d'air "tut air neuf, à débit cnstant, mn-gaine" est un système ù l'air est préparé (chauffé, refridi, humidifié,...) en centrale dans un caissn de traitement d'air, puis envyé par un réseau de gaines vers le/les lcaux. En vici un exemple, appliqué à une zne : Page 1 sur 7

2 Système tut air, à débit cnstant, mn-gaine : - unizne - basse pressin - haute pressin (avec bîte de détente) - multizne - basse pressin - haute pressin (avec bîte de détente) TERMINOLOGIE : "Tut air" : L'air est le fluide calprteur de chaleur, de frid, u d'humidité. Par exemple : si en hiver le lcal présente des déperditins, l'air purra être sufflé à 28 C, mais si en été, le lcal subit des apprts slaires, l'air purra être sufflé à 16 C, et si, dans la salle de cinéma, le film très suggestif prvque beaucup de dégagement de vapeurs de la part des spectateurs, l'air sera sufflé très sec! "Débit cnstant" : Le débit est fixé par le ventilateur (qui ne dispse que d'une seule vitesse de rtatin). La régulatin est réalisée par actin sur la température et le taux d'humidité de l'air pulsé. "mn-gaine" : Un seul réseau de gaine est créé, et dnc un seul niveau de température est dispnible pur la(les) pièce(s) climatisée(s). "uni-zne u multi-znes" : Uni-zne : il n'existe qu'une seule zne à traiter (une salle de cnférences, par exemple), Multi-znes : n crée plusieurs znes dans le bâtiment, chaque zne puvant recevir un air traité spécifiquement en fnctin de ses besins. Remarque : une zne peut cmprendre plusieurs lcaux. "basse u haute pressin " : On parle de basse pressin du ventilateur si pressin < 800 Pa, u 80 mmce si vitesse d'air dans les gaines cmprise entre 2 et 7 m/s On parle de réseau haute pressin si la vitesse dans les cnduits atteint de 12 à 16 m/s Page 2 sur 7

3 SYSTEME À RECYCLAGE PARTIEL En vue de diminuer les cûts d'explitatin, l'air extrait peut être recyclé partiellement. Des registres mtrisés mdulent les débits d'air recyclé et d'air rejeté. Le débit d'air neuf peut dnc varier mais sans jamais descendre sus le débit minimal d'air neuf hygiénique en péride d'ccupatin. CENTRALE DE TOITURE (Rf-tp) : Ces centrales de titure se présentent sus frme cmpacte et peuvent regruper les mêmes cmpsants que les centrales uniznes. Elles snt alimentées en fluide (eau chaude, eau glacée) par des systèmes de prductin décentralisés, u elles dispsent de prductins autnmes (batterie fride à détente directe, batterie de chauffage direct au gaz u électrique). L air traité est sufflé à débit cnstant (DC) vers les lcaux sit dans un cnduit unique (1C) de sufflage équipé de buches, sit directement par une grille. Page 3 sur 7

4 Les rf-tp actuels n assurent que des fnctins de ventilatin, réchauffage, rafraîchissement (sans cntrôle de la déshumidificatin) de l air. Ils snt régulés directement par des thermstats d ambiance. On retruvera également les sécurités incendie, thermstat antigel bligatires et d éventuels pressstats différentiels pur le clmatage des filtres et suivi du fnctinnement des ventilateurs. Avantages Gain de vlume intérieur Peu de fluides auxiliaires Cnduits aérauliques curts Autnmie de fnctinnement Cût d investissement myen Incnvénients Nécessité d une titure terrasse accessible et résistante (250 dan/m²) Maintenance imprtante (intempéries) Gamme de puissance très limitée : 8 à 55 kw en frid 7 à 52 kw en chaud 5700 à m 3 /h Esthétique, prblèmes d étanchéité à la traversée des dalles, prblèmes acustique Maintenance assez chère SYSTEME AVEC RECUPERATION DE LA CHALEUR SUR L AIR EXTRAIT Pur réduire les cûts d explitatin des Systèmes de Traitements d Air, liés aux imprtantes cnsmmatins d énergies, n récupère l enthalpie de l air rejeté à l extérieur, au niveau du caissn de mélange, grâce à tris types de systèmes écnmiseurs : Systèmes à régénératin : un matériau accumulateur slide u liquide emmagasine la chaleur sensible et / u latente, pur la restituer ultérieurement. Systèmes à récupératin : des surfaces d échange slides permettent un transfert de chaleur sensible des veines d air rejetées à l air neuf intrduit en centrale. Systèmes à thermfrigpmpe : un fluide frigrigène assure un transfert de chaleur, myennant un apprt d énergie électrique u thermique, de l air rejeté (surce chaude) à l air neuf (surce fride). Page 4 sur 7

5 ON RENCONTRE AUSSI INSTALLATIONS "TOUT AIR, À DEBIT CONSTANT, MONO GAINE, MULTI-ZONES " Dans ces centrales multiznes, seule une partie des traitements snt centralisés. Les batteries chaude et fride snt dispsées en parallèles, en aval du ventilateur de sufflage, et en amnt d un caissn de répartitin. Des débits d air chaud et frid snt mélangés en prprtins variables dans ce caissn, pur chaque zne climatisée. Le débit ttal sufflé reste cnstant (DC). Les airs frids et chauds snt préparés à températures cnstantes, mélangés en fnctin des charges de chaque zne, puis sufflés dans des cnduits uniques prpres à chaque zne. Les températures et humidités ambiantes de chaque zne peuvent être ajustés par des humidificateurs et réchauffeurs électriques terminaux. Page 5 sur 7

6 Pur les bâtiments autres que d habitatin, la Réglementatin thermique (articles 36 et 37 du décret du 12/04/88) interdit la prductin simultanée d eau fride et chaude. En été la batterie chaude principale dit dnc être alimentée par un système de récupératin sur des cndenseurs de machines frigrifiques. Fnctins principales Intrductin d air neuf hygiénique Recyclage d air repris Filtrage Sufflage et reprise Chauffage principal Rafraîchissement et déshumidificatin Préparatin des débits de sufflage par znes Réchauffage terminal Humidificatin terminale UTILISATION : Cmpsants curants Caissn de mélange à tris vlets (registres à lames ppsées) Filtres gravimétriques (média nn tissé u pches) Ventilateurs centrifuges à actin, simple u duble uïe d aspiratin Batteries à eau chaude (prductin décentralisée) u récupératin sur machine frigrifique u cgénératin Batterie à eau glacée (prductin décentralisée) Batterie à détente directe Caissn de répartitin Batteries électriques Humidificateur à vapeur Ces centrales multiznes snt destinées à des lcaux cmmerciaux u tertiaires dans lesquels les lcaux peuvent être regrupés par znes ù les charges internes et les cnditins d ambiance snt différentes. Par exemple des lcaux rientés plein sud et plein Nrd, lcaux périphériques et nyau central. Avantages Simplicité et sûreté de fnctinnement Individualisatin par znes Bn bilan d explitatin, pssibilité d utiliser la stratificatin de l air en centrale Facilité d btentin de pints de sufflage disparates sur le diagramme psychrmétrique Incnvénients Dimensinnement délicat, pur le chix des cnsignes des airs chaud et frids Centrale et réseau aéraulique encmbrants Investissement élevé Maintenance assez chère Obligatin de récupératin pur utiliser la batterie chaude en été DOMAINE D'APPLICATION DE CES DIFFERENTS SYSTEMES Le système "tut air" a de l'intérêt lrsque un débit d'air élevé et cnstant est suhaité : n pense par exemple aux salles de spectacles ù de tute façn n dit apprter de l'air aux persnnes... Le système "tut air - unizne" a de l'intérêt lrsque : Un seul lcal est à climatiser, généralement de grand vlume : salle de spectacles, salle d'pératins, salle de réunin,... Il existe plusieurs lcaux dnt le fnctinnement thermique est similaire et pur lesquels un respect strict des cnsignes de température n'est pas impsé : plusieurs bureaux similaires sur une même façade,... Page 6 sur 7

7 Le système "tut air - unizne" a de l'intérêt dans le cas ù les charges thermiques varient mais que les lcaux peuvent être regrupés en znes de fnctinnement thermique similaire (et pur lesquels une mdulatin limitée des cnsignes de température est requise) : le placement de batteries terminales permettra alrs de répndre plus précisément aux besins. Purrait-n l'appliquer à un cmplexe de plusieurs salles de cinémas? Prbablement pas puisqu'il faudra chauffer la salle ù deux nstalgiques regardent un film de Ingmar Bergmann, et refridir la salle visine ù 350 persnnes regardent avec passin "Titanic : le retur" ù le bateau resurgit du fnd des mers AVANTAGES : Simplicité glbale, facilité de dimensinnement, régulatin simple, fiable et centralisée, fnctinnement stable, dnc cût de maintenance réduit, pas d alimentatin en eau chaude u fride dans les lcaux, sauf si la variante avec batteries de réchauffage en eau chaude est chisie, faible niveau snre, sauf avec les installatins haute pressin, pssibilité d utilisatin d air extérieur pur le refridissement gratuit (free cling), cntrôle de l humidité relative en centrale et de l empussièrement. INCONVENIENTS : Le débit d'air est cnstant. Or il est dimensinné pur la situatin extrême, généralement celle de l'été, en péride de canicule avec un sleil de plmb! Cnclusins : de tels débits entraînent une cnsmmatin élevée des ventilateurs et, dans certains cas, de l'incnfrt tute l'année! L'encmbrement de la centrale et du réseau de gaines (grs débits, sectin imprtante des cnduites d'air neuf, d'air pulsé et d'air extrait). C'est pur limiter cet encmbrement que l'n a recurs à une cnceptin de réseau de gaines sus haute pressin. Intégratin bligatire dès la cnceptin du bâtiment. Si uni-zne, température et humidité de sufflage uniques, d'ù, si plusieurs lcaux : Un manque de précisin dans le respect des cnsignes. Une surcnsmmatin suite à l'absence de régulatin par pièce. Si multi-zne : Il n'est pas pssible de mduler le débit d'air neuf en fnctin de la présence u nn d'ccupants dans chacune des znes. Si l air dit puvir être refridi et réchauffé distinctement dans chaque zne, une batterie de chauffe et un grupe de refridissement peuvent être ajutés pur chaque zne, mais le cût d'installatin devient prhibitif. Les batteries électriques snt peu cûteuse à l'investissement mais très néreuses à l'usage, à l'ppsé des batteries d'eau chaude qui snt cûteuses à l'investissement (deux tubes). Si la vitesse de déplacement de l'air est augmentée pur diminuer les sectins, le niveau de bruit sera nettement plus élevé et demandera un traitement acustique sérieux. Equipements de plus grande slidité pur résister aux pressins, si variante en haute pressin. Page 7 sur 7