Les bénéfices et les limites des solutions adiabatiques indirectes

Par Olivier BROGGI, Responsable Efficacité Energétique GRDF - CEGIBAT

Fonctionnement du rafraîchissement adiabatique indirect

Le rafraîchissement adiabatique utilise le phénomène d’évaporation de l’eau pour refroidir un flux d’air : de l’air chaud (l’air extrait du bâtiment) passe au travers d’un média chargé d’humidité, et va transmettre une partie de ses calories pour évaporer l’eau du média. Ce dernier va ainsi se refroidir et se charger en humidité. Cet air frais et humide entre ensuite dans l’échangeur de la ventilation double-flux, et, avant d’être rejeté, rafraîchit l’air soufflé dans le bâtiment.

Schéma de principe d’une centrale de traitement d’air double flux

Le rafraîchissement s’effectue sur l’air extrait au travers de l’échangeur de la centrale de traitement d’air et n’apporte ainsi pas d’humidité supplémentaire dans les pièces. Il n’yy a donc aucun contact entre l’air humide rejeté et l’air sec et rafraichi soufflé dans le bâtiment.
Plus le taux de renouvellement d’air amené par le système de ventilation sera élevé, plus le rafraîchissement apporté par cette solution sera efficace.
 

Lire la réponse d’expert n° 188
 

Quels sont les avantages du système ?

Pour caractériser les avantages du système, deux instrumentations ont été menées.
L’une à la MJC des quatre vents à Lyon, l’autre à la crèche Bib&Bul de Crapone (69).

Photo 1 : MJC des 4 vents

Photo 2 : Crèche Bib&Bul

Les deux modules indirects permettent d’obtenir des ∆T conséquents entre l’air extérieur et l’air soufflé dans chaque bâtiment. Ce ∆T est souvent égal à 6 ou 7°C mais peut parfois atteindre 10°C.

Graphique 1 : Mesures des températures à la MJC des 4 vents à Lyon

Graphique 2 : mesures des températures à la crèche de Crapone.

A la crèche, l’air une fois refroidi par l’adiabatique passe par une batterie froide alimentée par une PAC électrique. L’instrumentation montre clairement que le module adiabatique permet de se passer de 50% de puissance de la PAC.

Graphique 3 : part des puissances froid entre la solution adiabatique indirect et la pompe à chaleur électrique de la crèche de Crapone.

En consommation, comme le module adiabatique tourne prioritairement par rapport à la PAC, il assure à lui seul 2/3 du rafraichissement de l’établissement.

Graphique 4 : bilan des consommations entre la solution adiabatique et la pompe à chaleur électrique de la crèche de Crapone.

En comparaison, le module adiabatique a délivré 2644 kWh de froid pour une consommation électrique de 15 kWh (soit un COP de plus de cent) et pour une consommation d’eau de 3758 litres.

Ces instrumentations ont permis de caractériser les avantages de la solution adiabatique indirect à savoir : 

• Gain de température entre l’air soufflé dans le bâtiment et l’air extérieur
• Absence d’ajout d’humidité dans l’air entrant (de part la nature indirecte de la solution adiabatique)
• Baisse de la puissance de la pompe à chaleur qui aurait été nécessaire
• Coût d’exploitation et rendement par rapport à une solution pompe à chaleur.
   

Quelles sont les limites du système ?

Par contre dans les deux cas, le module adiabatique ne peut empêcher la surchauffe des bâtiments.
La faute à un débit d’air trop faible pour rafraichir suffisamment les bâtiments.

Graphique 5 : illustration des températures intérieures de différentes salles de la crèche de Crapone
 

Graphique 6 : illustration des températures intérieures de différentes salles de la MJC de Lyon

Ce dernier graphique montre clairement que les températures intérieures montent petit à petit. De plus, quand les températures extérieures sont plus basse, le débit d’air n’est pas du tout suffisant pour destocker la chaleur du bâtiment.
 

Conclusion 

La technologie adiabatique indirect présente l’avantage d’apporter un certain confort à haute performance et moindre coût mais est bridée par le volume d’air admissible dans le bâtiment.
Pour être efficace cette solution doit s’accompagner : 

• De protections solaire, la MJC en est dépourvue, de manière à limiter les apports solaires responsables de la surchauffe des bâtiments.
• D’une solution de surventilation efficace (soit passant par les mêmes gaines, ce qui va soit les faire grossir, soit augmenter le bruit de soufflage, soit à part de la CTA (automatisme qui ouvre des fenêtres par exemple))
• Tenir compte de la réelle occupation du bâtiment. Dans les deux cas ils sont inoccupés la nuit donc mis à part le voisinage, rien n’empêchait de faire du bruit de soufflage.
• D’une sensibilisation des occupants (à la MJC on n’hésite pas à couper la CTA car le bruit gène l’activité Yoga par exemple).