le 10 Janvier 2019
Par Sébastien TOCCI - Société HELIOS VENTILATEURS - Mars 2018
LA PROBLEMATIQUE : LIMITER LES PERTES THERMIQUES LIEES A LA VENTILATION ET GARANTIR LE CONFORT ETE COMME HIVER
La construction passive implique de limiter au maximum les déperditions de chaleur et d’optimiser les différents apports (internes, solaires…). Cela passe par une conception bioclimatique, une isolation renforcée, la suppression des ponts thermiques (renouvellement de l’air par fuite inférieur à 0,6 vol/h sous 50 Pa pour le référentiel Passivhaus). Le bâtiment ne respirant pas tout seul, une ventilation double flux garantissant une excellente qualité de l’air sans pour autant générer des pertes thermiques est alors indispensable.
La ventilation joue donc un rôle essentiel : elle assure le renouvellement de l’air de façon maîtrisée, évacue l’excès d’humidité, apporte plus de confort aux occupants : il n’y a pas de courants d’air, ni de zones d’air froid, l’air neuf est filtré et le niveau acoustique est maîtrisé. Grâce à la récupération de chaleur, elle limite les besoins de chauffage (≤ 15 kWh/m²/an selon le référentiel).
L'ANALYSE ET LE SAVOIR FAIRE DE L'INDUSTRIEL
1 – Ventiler un bâtiment passif : l’incontournable double flux
Dans la mesure où l’étanchéité à l’air et l’isolation sont performantes, les déperditions thermiques par les parois et infiltrations sont faibles et les pertes par ventilation deviennent proportionnellement importantes.
Le système de ventilation double flux, grâce à la récupération de chaleur permet de limiter fortement ces déperditions (voir fig. 1 et 2) et est donc incontournable.
Ainsi, en hiver, l’air devra être renouvelé en permanence et ce, en consommant peu d’énergie : la chaleur devra demeurer dans le bâtiment.
En été, il s’agira de trouver les solutions techniques pour limiter la surchauffe du bâtiment. La norme passive demande de rester sous les 25°C plus de 95 % du temps pour les logements et en permanence pour le tertiaire. Cette gestion du confort interne estival est d’ailleurs un enjeu majeur pour le secteur tertiaire car les apports internes sont concentrés en journée.
L’importance de la performance du groupe double flux pour un bâtiment passif
Rappelons que dans un bâtiment passif, il faut contenir les besoins en chauffage à moins de 15 kWh/m²/an et les consommations en énergie primaire à moins de 120 kWh/m²/an.
Seul un système de ventilation double flux performant permet d’atteindre cet objectif car la chaleur de l’air extrait est transférée à l’air neuf au moyen d’un échangeur de chaleur à contre-courant. Cette ventilation permet de gérer l’aération du bâtiment quel que soit le temps ou la saison. La quantité d’air introduite dans le bâtiment est réglée en fonction des besoins, sans consommation excessive.
Le choix d’un groupe double flux dont la performance et les caractéristiques répondent aux critères du passif est essentiel (certification PHI). L’efficacité et la performance de l’installation seront conditionnées par :
- Le rendement performant de l’échangeur,
- Le rendement thermique global du système qui doit être supérieur au rendement de l’échangeur : les pertes thermiques des moteurs participent au réchauffage de l’air pulsé. De fait, la différence entre le rendement global et le rendement de l’échangeur doit être la plus petite possible, les kWh « gagnés » étant des kWh électriques « perdus » au niveau des moteurs des ventilateurs,
- La faible consommation électrique des ventilateurs,
- La bonne étanchéité à l’air de l’appareil,
- L’efficacité du système de protection de l’échangeur contre le givre pour ventiler quel que soit la température extérieure : résistance électrique ou puits canadien (voir notre dossier savoir-faire),
- La qualité de filtration de l’appareil,
- Le niveau sonore contenu grâce à l’isolation phonique de l’appareil,
- La présence d’un by-pass pour le confort d’été,
- La perte de charge à compenser qui dépend de la conception et de la réalisation du réseau dans les règles de l’art.
La certification par le Passivhaus Institut du groupe double flux garantit la performance du matériel et est un gage d’excellence pour la performance thermique du caisson. Ainsi, le PHPP (logiciel de simulation énergétique pour la maison passive) retranche 15 % d'efficacité à un ventilateur non certifié.
La gamme de double flux Helios comporte des modèles ultra compacts et performants certifiés PHI (modèles muraux, plafonniers ou sol) pour l’habitat comme pour le tertiaire. Avec easyControls, la gamme KWL EC habitat est équipée de série d’une régulation révolutionnaire avec serveur web intégré pilotable à distance : la ventilation est adaptée aux besoins précis du bâtiment (sondes CO2, HYGRO, COV). La régulation gère automatiquement le puits canadien ou la résistance électrique de dégivrage ou encore la résistance de chauffe si besoin.
2 - Le réseau : une bonne conception pour garantir le confort thermique, acoustique et la performance
Une bonne conception de l’installation est essentielle pour assurer le rendement optimal de l’échangeur et un excellent confort thermique et acoustique. Elle passe par un dimensionnement précis de l’installation (en fonction du type de site, de son occupation, de la règlementation en vigueur, de la prise en compte des pertes de charge du réseau, de la vitesse de l’air…) et une installation réalisée dans les règles de l’art.
À cet effet, Helios a conçu et développé un système complet de distribution d’air permettant une installation sûre, rapide et efficace.
L’installation du groupe de ventilation : en local chauffé, il sera installé de façon la plus centrale possible pour limiter les longueurs de conduits. On limitera également la distance entre le groupe et les bouches de prise d’air extérieur et de rejet. Le groupe double flux devra être facilement accessible pour la maintenance. A prévoir également, l’évacuation des condensats, l’alimentation électrique et le positionnement des silencieux si nécessaire.
Helios propose pour le raccordement des groupes double flux KWL EC, la gamme IsoPipe®. Isopipe® est spécialement adapté aux réseaux d’air extérieur/ rejeté ou aux réseaux d’air soufflé et repris, pour le raccordement sur KWL®. Les conduits et coudes sont isolés, étanches à la vapeur d’eau et réduisent le temps de montage.
Le réseau de distribution d’air : limiter au maximum les pertes de charge et les nuisances sonores.
Le tracé doit être le plus direct possible, les coudes et changements de section doivent être limités au maximum, les tubes flexibles sont à éviter pour limiter les pertes de charge et les nuisances sonores. Les jonctions doivent être étanches.
Avec la gamme HELIOS FlexPipe®plus, la distribution d’air est réalisée en étoile à partir de 2 collecteurs insonorisés : l’un pour le soufflage, le second pour la reprise. Il n’y a pas d’effet de téléphonie du fait de la répartition d’air par des collecteurs insonorisés.
Les tracés sont directs du collecteur à la bouche via un plénum. Chaque tube (tube rond, diam 75 ou plat 51x114 mm) est prévu pour véhiculer 30 m³/h. Ces tubes peuvent être mixés au cours de l’installation, ce qui permet de s’adapter parfaitement aux contraintes du chantier.
Les sections étant les mêmes entre tubes ronds et plats, il n’y a pas de pertes de charge supplémentaires à chaque changement de type de tube. Les tubes sont lisses à l’intérieur pour limiter les pertes de charge, la vitesse de l’air est réduite (2,7 m/s), le tout pour une efficacité et un confort acoustique garantis. Grâce au collecteur, la répartition d’air est homogène et il n’y a pas d’équilibrage de réseau à effectuer.
3 - Préchauffer l’air extérieur et garantir le confort d’été par l’utilisation d’un puits Canadien à air ou à eau
L’échangeur d’air géothermique, appelé également puits canadien, est composé d’un ou de plusieurs tubes horizontaux placés sous terre et par lesquels circule de l’air destiné à la ventilation des bâtiments ou de l’eau glycolée dont les calories seront échangées à l’air via une batterie d’échange. Il utilise l’inertie thermique du sol, à savoir sa particularité à maintenir à une certaine profondeur une température constante, pour rafraîchir ou préchauffer l’air entrant dans le bâtiment (voir notre dossier savoir-faire sur le puits canadien). Le puits canadien s’inscrit dans une démarche globale d’optimisation énergétique du bâtiment. Il se substitue de fait à la résistance électrique antigel en saison froide et permet de contribuer efficacement au rafraîchissement du bâtiment passif en été.
4 - Chauffer le bâtiment passif grâce au système de ventilation : les bouches de soufflage chauffantes.
Dans la mesure où la puissance de chauffage requise est très faible (10 W/m²), il est possible de se passer de système de chauffage traditionnel et d’utiliser le vecteur air pour chauffer le bâtiment. Outre la protection du bâti et un confort optimum grâce à un soufflage à température ambiante, le choix de l’utilisation du réseau de distribution d’air pour le chauffage de ce bâtiment est aussi un choix économique : l’économie d’un réseau de chauffage (chaudière, radiateurs, etc.). Néanmoins, il est clé de veiller à la régulation des différentes pièces qui n’ont pas forcément les mêmes besoins en chauffage au même moment.
Dans ce cadre, Helios, propose une gamme de bouches terminales de soufflage chauffantes. Celles-ci, couplées à la ventilation double flux, permettent une régulation précise de la température pièce par pièce et répondent rapidement aux variations de charge. Il n’y a aucune perte de chaleur dans les conduits et elles sont régulées par sonde d’ambiance.
Pour illustration, si par exemple le matin, les apports solaires et internes ne permettent pas d’atteindre la consigne de confort, la bouche ECO apportera alors la chaleur nécessaire pour maintenir la température ambiante à cette valeur de consigne. Dans la journée, si les apports internes et externes augmentent, la puissance de chauffage s’abaissera, la température de soufflage pourra alors descendre en dessous de la température ambiante pour éviter la surchauffe dans les différentes pièces concernées.
LES SOLUTIONS PRODUITS
Gamme KWL EC habitat
Nouvelle génération de systèmes de ventilation efficients de 60 à 16 000 m³/h
Téléchargez la documentation
KWL EC
Exemple de certificat : KWL EC 220 D (cliquez pour agrandir)
Gamme IsoPipe®
Isopipe® est spécialement adapté aux réseaux d’air extérieur/ rejeté ou aux réseaux d’air soufflé et repris, pour le raccordement sur KWL®. Les conduits et coudes sont isolés, étanches à la vapeur d’eau et réduisent le temps de montage.
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IsoPipe
Echangeur d’air géothermique
L’échangeur d’air géothermique, appelé également puits canadien, est composé d’un ou de plusieurs tubes horizontaux placés sous terre et par lesquels circule de l’air destiné à la ventilation des bâtiments ou de l’eau glycolée dont les calories seront échangées à l’air via une batterie d’échange.
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LEWT / SEWT / HygroBox
Gamme de bouches terminales de soufflage chauffantes
Couplées à la ventilation double flux, les bouches permettent une régulation précise de la température pièce par pièce et répondent rapidement aux variations de charge. Il n’y a aucune perte de chaleur dans les conduits et elles sont régulées par sonde d’ambiance.
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Bouches ECO
Conduits FlexPipeplusFRS+
C’est un système hybride qui permet d’utiliser indifféremment des conduits ronds ou plats sur un même réseau aéraulique. Sur chantier, il est ainsi possible de mélanger indifféremment les conduits et accessoires ronds et plats en fonction des configurations. Ces combinaisons sont réalisables à tous les niveaux et permettent une grande liberté d’étude et d’installation.
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Conduits FlexPipeplusFRS+