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Climatisation :des frustrations malgré de réels développements

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Climatisation :des frustrations malgré de réels développements

Rehau lance une gamme de tubes de gros diamètres et d’accessoires, spécialement conçus pour le transport de l’eau glacée, des fluides secondaires et des fluides industriels.

© (Doc. D. R.)

La canicule de l’été 2003 a suscité une demande croissante de climatisation sans fluide et sans compression pour lesquels il existe encore peu de solutions industrialisées. Dans le même temps, les systèmes « traditionnels » de climatisation continuent de progresser : plus de confort, moins de pollution, et une consommation d’énergie moindre .

La dernière canicule a montré trois choses. Premièrement, pour certaines personnes (nourrissons, personnes âgées ou affaiblies par la maladie) et pour certains établissements (hôpitaux, maisons de retraite) le besoin de rafraîchissement en été devient une question de survie et plus seulement de confort. Pour le reste de la population, étant donné la conception des bureaux et des logements, l’inconfort en l’absence de climatisation devient gênant au point de devoir interrompre le travail et de modifier les conditions de vie. Deuxièmement, la canicule s’est accompagnée d’un accroissement de la pollution par l’ozone, dont on estime qu’elle a contribué à l’hécatombe. Ce qui pose la question de la qualité de l’air intérieur avec plus d’acuité. Troisièmement, certaines centrales nucléaires s’étant trouvées, faute d’eau de refroidissement, à la limite de leurs conditions de sécurité de fonctionnement, la production d’électricité a été menacée. Généraliser la climatisation sans diminuer les charges à absorber et augmenter la consommation d’électricité en période de canicule ne sont pas nécessairement les meilleures réponses.

Tout cela a entraîné trois réactions. La première ne deviendra sensible, au mieux, que fin 2004 : la conception des bâtiments doit tenir compte de conditions extérieures de températures estivales de l’ordre de 40°C ou davantage et non de 32°C à 35°C comme c’est l’usage en France. Cela se traduira certainement par des protections solaires accrues et peut-être par une diminution des façades vitrées non-ventilées exposées plein ouest ou plein sud.

Climatisation solaire : pas d’offre packagée

Deuxième réaction, très logique : faire de la climatisation solaire. En effet, il est possible d’utiliser des capteurs solaires sous vide pour fournir la source de chaleur d’un système de climatisation à absorption, (en lieu et place d’un brûleur gaz, par exemple) mais non sans difficultés. Tout d’abord, ce n’est accessible qu’à de grosses installations, d’une puissance supérieure à 50 ou 100 kW. Ce qui exclut le marché individuel. Ensuite, la chaleur du soleil n’étant pas disponible la nuit, il faut soit faire appel à une seconde source de chaleur – un brûleur gaz – et évacuer le trop-plein de chaleur produit durant la journée : production d’ECS, tours de refroidissement, etc. Ou bien il faut surproduire du froid, l’accumuler dans un stockage de glace, par exemple, et le rediffuser la nuit. Un certain nombre d’industriels proposent des solutions de stockage de glace, mais ce sont plutôt de grands systèmes. Enfin, il n’existe pas actuellement d’offre industrielle de climatisation solaire. On trouve des capteurs sous vide, des machines à absorption conçues pour le gaz ou le fioul, mais ils nécessitent une adaptation pour fonctionner avec une source solaire. En tout état de cause, ce sont des installations complexes à étudier, à dimensionner, à installer et à exploiter. Seul en France, Tecsol en possède une réelle expérience. Il dispense des formations pour BE et les entreprises sur ce thème.

En revanche, il existe des solutions de climatisation ou de rafraîchissement consommant peu d’énergie électrique ou autre. Il s’agit notamment des systèmes évaporatifs indirects et des systèmes à dessication.

Ancienne et éprouvée, la technologie évaporative directe consiste à refroidir l’air primaire de soufflage à partir d’un air secondaire grâce à un échangeur air/air. L’air secondaire est soit l’air extrait du local, soit une partie de l’air neuf dérivé. Il est refroidi par un humidificateur avant de passer dans l’échangeur. Dans les systèmes évaporatifs indirects, l’échangeur air/air empêche l’augmentation de l’humidité de l’air soufflé dans le local. La plupart du temps, l’échangeur air/air fait office de récupérateur de chaleur double-flux en ­période de chauffage. Il existe une véritable offre industrielle pour ce genre de systèmes. Comme l’espagnol Fisair et ses échangeurs rotatifs ou à plaques avec ruissellement d’eau extérieur, les séries HEF2 et HEF3. Sous la marque Hanwell, Humidi Tech France propose des humidificateurs adiabatiques à évaporation, à disque rotatif et même à ultrasons. Humidi Tech entend cependant rester focalisé sur ses activités traditionnelles – humidification et déshumidification – même s’ils enregistrent une demande croissante pour des applications en conditionnement d’air. Axair met en avant l’humidificateur adiabatique en gaine Condair Dual, etc.

Double-flux : regain d’intérêt

Cependant, les seules solutions complètes sont luxembourgeoises ou hollandaises. Le système PopCool (Power Optimised Process for Cooling : procédé de rafraîchissement à consommation d’énergie optimisée) a été mis au point par les Luxembourgeois avec le suisse Polybloc SA. Cet équipement combine un système évaporatif avec une récupération d’énergie. Installé dans les nouveaux bâtiments de la Cour européenne de justice de Luxembourg, il s’est acquitté de sa tâche de rafraîchissement, sans compression, au cours de l’été 2003. La température d’air soufflé a atteint 20°C par 32°C à l’extérieur.

La troisième réaction à la canicule est le nouvel intérêt porté à la qualité de l’air intérieur. Ce thème était jusqu’à présent abordé sous l’angle des polluants intérieurs à minimiser, puis à évacuer. Désormais, on s’aperçoit qu’il faut aussi se protéger contre les pollutions extérieures, du moins à certaines périodes.

En construction neuve, cette nouvelle problématique remet en selle les systèmes double-flux pour le logement et pour le tertiaire. Le double-flux possède par nature une entrée d’air centralisée. Il est donc plus facile d’organiser la filtration de l’air neuf introduit. En supprimant les entrées d’air en façade, il minimise les nuisances sonores extérieures. Aldès est l’un des artisans de cette renaissance du double-flux en France, grâce à des solutions de double-flux tempéré thermodynamique comme Températion, aussi bien en maison individuelle qu’en immeuble collectif. Les double-flux français affichent des taux de récupération de chaleur compris entre 65 et 70 %. Les matériels allemands se situent tous au-delà de 85 %.

En France, Aldès est le seul fournisseur à disposer d’une palette complète de solutions double-flux : pour la maison individuelle, le logement collectif et le tertiaire, double-flux statique, statique avec récupération d’énergie et double-flux dynamique avec Températion. Au total, on ne compte d’ailleurs que 9 acteurs du double-flux. Les autres industriels présents – Atlantic Climatisation et Ventilation, Helios, Nather, Unelvent (Aeroplast) – fabriquent les groupes et disposent de solutions pour la maison individuelle et pour le tertiaire. La faible taille du marché ne les incite pas, pour l’instant, à développer des systèmes pour le logement collectif. Acteur majeur de la ventilation dans l’Hexagone, France Air ne propose pas directement de systèmes double-flux. Sa filiale Ventil Distribution s’en charge et offre des solutions en maison individuelle et en tertiaire. Anjos est un cas particulier : il ne développe pas de caisson, mais propose tous les accessoires aérauliques, bouches et entrées d’air. Il fournit des bouches d’extraction pour tout le monde, sauf Aldès. La ventilation double-flux est vendue en France, tous constructeurs confondus, pour ses avantages acoustiques et pour la qualité de l’air intérieur qu’elle génère.

Le double-flux, avec des filtres au moins F6 – F7, permet une filtration efficace. Un filtre F6 filtre les « particules colorées » c’est-à-dire émises par des moteurs diesel, par exemple. Les pollens, qui sont de grosses particules, sont retenus par la plupart des filtres.

R410A : des systèmes plus puissants

La grande nouveauté du début 2004 en climatisation « traditionnelle », c’est la montée en puissance des systèmes chargés en R410A. Le R410A, un mélange à 50 % de HFC-125 et de HFC-32, est considéré comme un substitut durable du R22 dans les climatiseurs et les Pac (pompes à chaleur). Son rendement supérieur à celui du R22 permet de concevoir, à puissance égale, des systèmes plus compacts. Honeywell, inventeur du R410A et qui le distribue sous le nom de AZ-20, estime par exemple qu’une installation conçue pour fonctionner avec ce gaz atteint un rendement supérieur de 5 % par rapport à celui du R22, à puissance égale. En raison de sa pression de fonctionnement plus élevée que celle du R22 et du R407C, le R410A était limité à des systèmes de petite puissance jusqu’au début de l’année 2003. Daikin, le premier, a introduit mi-2003 un DRV (Débit de réfrigérant variable) baptisé VRVII et chargé en R401A. La puissance de ses unités extérieures atteint 50 kW en chauffage et 44,5 kW en froid. On peut les associer en série jusqu’à 133 kW de puissance froid. La meilleure efficacité énergétique du R410A a permis de réduire la taille des unités extérieures. Dans la gamme VRV précédente, les 4 unités extérieures constituant un groupe de 16 CV (11,9 kW) occupaient 3,56 m2 de surface au sol. Dans la nouvelle gamme VRVII, il suffit d’une seule machine pour la même puissance et elle n’occupe que 1,83 m2 au sol.

Représenté par Termal, Mitsubishi Heavy Industries (MHI) présentait son nouveau multisplit KX4-Generation, fonctionnant lui-aussi au R410A : jusqu’à 40 unités intérieures, inverter (régulation par variation de fréquence des moteurs électriques) partout, plus de 100 kW de puissance maximum.

En 2004, Toshiba introduit lui aussi un DRV chargé en R410A. Ciat présente DinaCiat, un groupe d’eau glacée réversible de plus de 100 kW. Il est très probable que ces matériels entrent dans le champ d’application de la Directive européenne sur les systèmes en pression. Les avis divergent quant à savoir ce que cela signifie concrètement : locaux résistants aux déflagrations, équipement particuliers pour les entreprises ? Cela reste à éclaircir.

DRV : les offres se multiplient

Ciat songe également à proposer sur le marché français en 2004, une gamme de pompes à chaleur (Pac) chargées en propane et dont la puissance pourrait atteindre 20 kW. Le propane est un excellent fluide frigorifique, avec un rendement important et, à puissance égale, des charges inférieures de 50 % à celles du R22. Ferroli reste fidèle au R407C, mais propose une gamme élargie de groupes de production d’eau glacée de 4 à 400 kW de puissance.

Plusieurs nouvelles marques s’apprêtent à élargir le club très fermé des fabricants de systèmes DRV aux côtés des actuels Daikin, Toshiba Climatisation, Hitachi, Panasonic, Atlantic Climatisation, les deux Mitsubishi (Daya et Heavy Industries) et le chinois Haier. Il s’agit de LG (dès 2004), Samsung et Hokkaïdo, une nouvelle marque du groupe Termal, dont le matériel vient de Chine. Il faut comprendre le DRV comme un système dans lequel une ou plusieurs unités externes en parallèle alimentent par un seul départ plusieurs dizaines d’unités intérieures de toutes sortes. La variation de débit de réfrigérant permet d’ajuster la puissance fournie aux besoins de l’installation.

Il existe plusieurs technologies permettant d’y parvenir. L’une, défendue par les membres fondateurs du club, consiste à faire varier la vitesse de rotation de l’un ou de plusieurs compresseurs des unités extérieures. Une autre associe de multiples compresseurs dans chaque unité extérieure à un réservoir tampon de fluide et à des vannes électroniques très précises sur les unités intérieures. C’est plutôt la technique de Samsung, d’Atlantic Climatisation et de Termal à travers Hokkaïdo. Ces deux approches ne sont d’ailleurs pas exclusives et Haier combine les deux dans son système DRV.

Autre tendance technique dans le monde du traitement d’air : l’apparition de Centrales de traitement d’air (CTA) monoblocs, entièrement intégrées. D’habitude, les CTA sont accompagnées d’un groupe de production d’eau glacée qui alimente leur caisson « rafraîchissement ». Et, si la production de chaleur n’est pas assurée par des résistances électriques, une chaudière externe alimente le compartiment « production de chaleur » de la CTA. Désormais, Ciat, Wesper et Wolf proposent des machines entièrement intégrées. La production d’eau glacée et la chaudière gaz sont incorporées directement dans leurs compartiments respectifs.

On aboutit ainsi à des CTA plus compactes, plus rapides à installer. La nouvelle CTA de Wolf est équipée d’une Pac à condensation par air de 45 kW. La gamme « ipoc » de Wesper comporte un groupe froid embarqué et un compartiment de production de chaleur gaz, si ­nécessaire.

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