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Chauffage et refroidissement des halls de grande hauteur

Par Francis BRUNN - Société HOVAL - Mai 2019

LA PROBLEMATIQUE

halls de grande hauteur

Le choix d’un système de CVC pour un hall de grande hauteur est un enjeu important, car il doit permettre de limiter les coûts d'exploitation, d'entretien et de maintenance. Les bâtiments industriels, logistiques et halls d'exposition doivent aussi bien être chauffés que rafraîchis, et disposent souvent d'une hauteur sous plafond supérieure à 6m. La réponse d'Hoval ? Les systèmes de ventilation décentralisés, sans gaine d’air. Une alternative intéressante aux centrales de traitement d’air et aux rooftops. Présentation.


L'ANALYSE ET LE SAVOIR FAIRE DE L'INDUSTRIEL

Systèmes de ventilation décentralisés pour le chauffage et le rafraîchissement des halls de grande hauteur

L'efficacité des systèmes de chauffage par air dépend avant tout de la diffusion de l'air, car la température de mélange est déterminée principalement par le flux d'air ascendant. En cas d'inefficacité des installations, il se forme une grande stratification de température, qui entraîne des conditions insatisfaisantes dans la zone d'occupation et un excès de consommation d'énergie. L'objectif est donc de réaliser une répartition régulière de la température sur toute la hauteur de stockage.

Une analyse des différents systèmes de chauffage par air démontre que les installations les plus efficaces sont celles qui envoient l'air directement du haut vers le bas dans la zone d'occupation. Trois diffuseurs d'air sont donc analysés ici en détail, à savoir :

  • Buse à grande vitesse
  • Diffuseur radial
  • Diffuseur breveté Hoval Air-Injector (diffuseur à pulsion giratoire)
Diffusion d'air dans un hall logistique<

Diffusion d'air dans un hall logistique

Une disposition typique des rayonnages dans les centres de logistique et la diffusion d'air selon les principes évoqués ci-dessus, est représentée en figure 2.

Dans les bâtiments de stockage, les rayonnages déforment le flux d'air. Il en résulte deux effets aérodynamiques: d'une part, la portée de l'air dans une direction augmente de par les barrières et, d'autre part, parce que la vitesse de l'air et la pression de l'air sur les rayonnages augmentent, la résistance de l'air augmente également. Les impacts de ces effets sur la circulation de l'air sont très différents et dépendent de la nature du diffuseur et de la structure des rayonnages, et notamment de son taux de remplissage.

Les forces de gravité, qui sont engendrées en raison de la différence de densité entre l'air pulsé et l'air environnant, influencent également le flux d'air et la circulation de l'air dans l'espace. Dans le cas d'une introduction verticale de l'air, le flux d'air est ralenti si les forces de gravité des forces d'inertie doivent être contrées, alors que sa portée est augmentée si ces forces sont dans le même sens.

Diffuseur à pulsion giratoire Hoval Air-Injector : pour une ventilation efficace et économique des halls de grande hauteur

Ventilation décentralisés pour halls de grande hauteur

Mode chauffage : l’air pulsé est plus chaud que l’air ambiant et donc plus léger. L’apport d’air à la verticale permet d’acheminer la chaleur là où on en a besoin.

apport d'air horizontal

Mode refroidissement : l’air insufflé est plus froid que l’air ambiant, il descend. Afin d’éviter les courants d’air, il est pulsé à l’horizontale.


La caractéristique de ce diffuseur est une forte induction, qui est nécessaire pour le chauffage efficace d'un hall de stockage de grande hauteur. Il est intégré à un système de chauffage décentralisé, qui alimente les différentes zones du bâtiment à partir de plusieurs appareils de ventilation. Les appareils de ventilation sont montés sous le plafond et insufflent l'air du haut vers le bas dans l'espace, le tout sans nécessiter de gaines d’aération !

Les appareils sont composés de deux éléments: l'élément de chauffe (avec ventilateur et échangeur de chaleur) et le diffuseur à pulsion giratoire Air-Injector (Fig. 3).

Le diffuseur d'air est constitué de deux éléments qui agissent de façon contraire sur la formation du flux d'air :
- la combinaison entre un élément de déviation et la buse, permettant la formation d'un flux d'air disposant d'une portée maximale,
- un dispositif avec aubes, permettant de donner une rotation au flux d'air et ainsi d’augmenter l'angle du flux d'air (induction).

Le diffuseur Air-Injector fonctionne selon le principe suivant : le flux d'air est dévié en amont par un corps circulaire, puis passe le long des aubes directrices et est pulsé dans le hall par l'intermédiaire de la buse d'éjection circulaire. Le corps circulaire en amont est important car il assure la forte induction à la source du flux d'air. Cela entraîne la formation d'un long jet d'air compact en début de flux.

L'angle du flux d'air est ici proche de 0° (contrairement au diffuseur à buse à grande vitesse dont l'angle caractéristique est de 11°).

Vue en coupe d'un appareil décentralisé avec diffuseur  Air-Injector

Fig. 3 : Vue en coupe d'un appareil décentralisé avec diffuseur Air-Injector

Les aubes donnent une giration au flux d'air, en fonction de l'angle de giration α, mais qui reste en début de flux pratiquement inefficace à cause de la dépression.

Plus le flux d'air s'éloigne de la buse, plus l'influence de la dépression diminue, et c'est uniquement la giration qui entraîne le flux d'air par induction. La forme du flux d'air ressemble à un champignon inversé avec une tige fine et un énorme chapeau. De cette manière, une grande surface au sol peut être ventilée à une grande distance par rapport à la buse.


LES SOLUTIONS PRODUITS

La nouvelle gamme d'appareils de ventilation de toiture Hoval RoofVent® est le résultat de plus de 40 ans d'expérience en génie climatique. Conçu pour ventiler, chauffer et refroidir les halls de grande hauteur (entrepôts, halls de production, gymnases...), le RoofVent® est installé au cœur d'un système de ventilation décentralisé sans gaine d'air et offre de nombreux avantages, notamment au niveau de la récupération d'énergie.

Similaire à un rooftop, l'appareil de ventilation de toiture RoofVent® présente aussi les avantages d'une centrale de traitement d'air. Conforme à la directive européenne ErP, il permet d'introduire l'air neuf et d'évacuer l'air vicié sans gaine d'air, tout en faisant preuve d'une efficacité énergétique maximale.

→ Économies d'énergie grâce à la récupération de chaleur avec l'échangeur de chaleur à plaques haute performance Hoval (taux de récupération de chaleur jusqu'à 86%)

→ Diffusion d'air ultra efficace grâce au diffuseur à pulsion giratoire variable breveté Air-Injector® : moins de déperditions de chaleur et pas de pertes de charge au niveau des gaines

→ Investissement réduit puisqu'il ne faut ni local technique, ni réseau de distribution d'air

→ Facilité d'installation : jusqu'à 70 % plus léger qu'une CTA

→ Fonction déstratification incluse : pas besoin d'investir dans des déstratificateurs supplémentaires.

Nouveauté : disponible en association avec pompe à chaleur réversible jusqu'à 30 kW de puissance calorifique et frigorifique, extensible à 60 kW. Idéal pour optimiser la place disponible dans le hall. Un local technique en moins, une tubulure réduite, des coûts d'investissement et d'exploitation revus à la baisse.

RoofVent® RP

Nouveau RoofVent® RP avec pompe à chaleur réversible


Pour le chauffage et rafraîchissement des grands volumes, Hoval vous propose une solution complète au service de la rentabilité de votre projet. Économes en énergie et dépourvus de gaines d'air, les systèmes de ventilation décentralisés simplifient l'installation, tout en limitant les coûts d'exploitation et de maintenance.

→ Confort thermique idéal pour les utilisateurs : pas de courant d'air grâce au système de diffusion d'air breveté.

→ Régulation TopTronic® C pour chauffer/refroidir différemment plusieurs zones d'un même bâtiment.


Installations références
Les nombreuses applications des diffuseurs à pulsion giratoire confirment leur très bonne rentabilité et permettent la recommandation de ce type de solutions pour les systèmes de chauffage de l'air dans tous les bâtiments de grande hauteur :
- halls de fabrication
- halls de stockage
- hangars aéronautiques
- centres commerciaux
- complexes sportifs, etc.

solutions Hoval

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