Refroidissement d’air adiabatique : confort d’été sans climatisation

Par Gérard GAGET - Société ADEXSI- GENATIS

LA PROBLEMATIQUE

Les solutions de confort d’été deviennent de plus en plus présentes notamment en tertiaire et en activité semi-industrielle. Le rafraîchissement par compresseur coûte cher et surconsomme par rapport aux réglementations en vigueur telle que la RT 2012 ou le BBC en rénovation. Dans ce type de bâtiment, la température ambiante augmente d’autant plus qu’il faut tenir compte des apports calorifiques internes présents (informatique, luminaires, occupants…).

Les solutions simples de récupération ou de sur-ventilation trouvent vite leurs limites :

• La température de l’air soufflé par une CTA double flux en été, même avec un rendement d’échangeur supérieur à 80%, sera supérieure à la température de l’air extrait donc le bâtiment se réchauffe.
• La « sur-ventilation nocturne » permet dans certains cas d’éviter l’inconfort d’été mais elle coûte chère : un investissement de départ important (surdimensionnement de la CTA et du réseau de gaines), une consommation énergétique supplémentaire la nuit et une performance globale médiocre.

Une CTA double-flux sans adiabatique (η=80%) , ou comment réchauffer l’air ambiant en été !

L'ANALYSE ET LE SAVOIR FAIRE DE L'INDUSTRIEL: LE CONCEPT DE BIO-CLIMATISATION

Le refroidissement adiabatique est l’une des solutions les plus économiques pour refroidir l’air. Le principe est simple : l’air chaud passe à travers un échangeur humide. En s’évaporant, l’eau absorbe les calories présentes dans l’air, ce qui par conséquent le rafraîchit.

Si le module adiabatique est correctement dimensionné, la consommation électrique supplémentaire sera négligeable (peu de pertes de charge). La consommation d’eau, qui peut être issue de la récupération d’eau pluviale, sera également faible. Le module n’utilise que l’eau nécessaire à l’évaporation et aux cycles de déconcentration en minéraux.

Le positionnement des modules adiabatiques à l’extérieur de la centrale permet de choisir la taille des modules pour avoir une perte de charge négligeable.

Les modules peuvent être positionnés sur l’air neuf (adiabatique direct). Ce positionnement permet une installation facile sur de l’existant. Dans cette configuration l’air passera par le by-pass de la centrale pour éviter tout réchauffement par l’air extrait.

Une CTA double-flux (η=80%) avec caisson adiabatique sur l’air neuf

Les modules peuvent également être positionnés sur l’air extrait (adiabatique indirect). Ils doivent être insérés au niveau de la gaine en amont de la CTA.

Cette solution présente plusieurs avantages :

• la température de l’air soufflée est plus basse (pour un échangeur ou récupérateur de bon rendement)
• la consommation d’eau est plus faible, car l’été la température à la reprise est souvent plus basse qu’à l’extérieur.
• Aucun rajout de vapeur d’eau dans l’air neuf.

Cette solution est donc particulièrement adaptée aux locaux recevant du public où la concentration de personnes (et donc de chaleur latente) est importante.

Une CTA double-flux (η=80%) avec caisson adiabatique sur l’air extrait

LES SOLUTIONS PRODUITS

La nouvelle innovation de Genatis, l’AdiaTwins

L’AdiaTwins combine l’adiabatique direct et indirect pour une meilleure performance. Cette solution innovante permet d’avoir une température de soufflage plus basse et donc une plus grande puissance frigorifique.

Une CTA double-flux (η=80%) avec caisson adiabatique sur l’air extrait

Lorsque l’on dépasse la consigne de température ambiante n°1 le module positionné en reprise permet de refroidir l’air neuf sans apport de vapeur d’eau. Si l’adiabatique indirect n’est pas suffisant et que la température de consigne n°2 est atteinte, le module positionné au soufflage permet d‘augmenter la puissance de rafraîchissement grâce au rafraîchissement adiabatique direct.

Une consigne d’hygrométrie intérieure permet de limiter l’humidité relative, empêchant ainsi tout inconfort. Le renouvèlement d’air de la CTA et le pilotage des modules adiabatique, à partir de sondes de température et d’hygrométrie, permet de garantir un niveau de confort et de performance maximum.

ADIABOX NF, la première gamme de caissons adiabatiques à positionner sur l'air neuf ou extrait de CTA, pour les bâtiments d'habitat collectif, le tertiaire et l'industrie.

Après 2 ans de R&D, Genatis a conçu l'ADIABOX NF, la première gamme de caissons adiabatiques à positionner sur l'air neuf ou extrait de CTA, pour les bâtiments d'habitat collectif, le tertiaire et l'industrie. 

Deux ADIABOX NF positionnés sur l’air neuf sur le toit d’une blanchisserie

Adaptée pour tous les débits de CTA, l'ADIABOX NF est équipée :

D’une sonde de température extérieure pour passer en mode adiabatique.
Il est également possible de raccorder des sondes d’hygrométrie intérieures et extérieures.

D’un automate programmable qui est raccordé au système de ventilation existant (GTC/GTB).

D’un système unique de 4 flotteurs pour la déconcentration en minéraux, la gestion des cycles de vidange et l’optimisation de la consommation d’eau.

ADIABOX NF en aluminium peut être gainé de chaque côté et donc positionné en reprise, au soufflage ou tout autre endroit du réseau de gaine.

La gamme ADIABOX NF s'est élargie pour s'adapter aux CTA aux débits d'air inférieurs à 1000m³/h. Cette nouvelle gamme en aluminium est fabriquée en France à Héricourt (71).

Existe aussi en version carré, nous consulter.

LES REFERENCES

Etablissements Recevant du Public

Le rafraîchissement d’air par évaporation est particulièrement adapté aux ERP. En s’adaptant sur les solutions des solutions de ventilations simple ou double-flux il permet de garantir une température de soufflage inférieure à la température de consigne.

Cette solution est aussi bien adaptée à des petits volumes qu’à des grand volumes comme des salles de spectacle ou salles de sport.

Bureaux

L’une des principales considérations dans ce type d’infrastructure est le bruit. Les atténuateurs sonores peuvent venir se fixer aux sections horizontales des conduits pour réduire le bruit de l’air qui transitera par le système d’aération. La combinaison d’un thermostat et d’un hygrostat permet le contrôle automatique de la vitesse du ventilateur et du mode de fonctionnement de l’appareil. Celui-ci peut également gérer la limite maximum du taux d’humidité dans le bâtiment.

L’air frais créé par l’adiabox sera ensuite transmis via les gaines textiles qui pourront être fixées au plafond par exemple. L’ADIABOX permet également de pressuriser le bâtiment, empêchant donc toute poussière ou saleté de s’y introduire.

Ambiance hospitalière

Le rafraichissement adiabatique changera l’air de la pièce, parce qu’il travaille avec 100 % avec d’air neuf injecté. Il est possible de travailler en mode « free cooling » (utilisant l’air froid de l’extérieur) dans une première étape de refroidissement puis par l’adiabatique lorsque la température extérieure est supérieure de 20 ° C. L’air introduit sera donc de très haute qualité.

Le rafraîchissement adiabatique n’ayant pas besoin d’un compresseur, les coûts de fonctionnement seront au moins six fois plus faibles qu’avec une climatisation conventionnelle.

Refroidissement par évaporation n’a pas besoin d’un compresseur, le coût de fonctionnement sera d’au moins six fois plus faible de la climatisation conventionnelle.

Salles blanches / Laboratoires

Les salles blanches et les laboratoires sont des installations où les besoins en air neuf sont importants. Les apports calorifiques peuvent également être conséquents.

L’utilisation d’un module adiabatique à la reprise de la CTA permet de faire un pré-rafraîchissement de l’air neuf et réduire le temps de fonctionnement ou la puissance du circuit frigorifique.

Salles de serveurs / Data centers

Les salles de serveurs ont des besoins en rafraîchissement très important et cela hiver comme été.

Il est donc possible de réduire la consommation énergétique de manière conséquente en mettant en place une installation où il est possible de de fonctionner en tout air neuf. Les modules adiabatiques peuvent être positionnés sur la prise d’air neuf des installations disposant d’un mode free-cooling le but est alors de réduire au maximum le temps de fonctionnement du circuit frigorifique, voire de supprimer complètement le mode frigorifique si les conditions climatiques de la zone où est située l’installation le permet.

Une autre possibilité et de travailler avec une CTA double flux et de positionner le module adiabatique sur la reprise et travailler en adiabatique indirect ce qui permet de réduire la taille du circuit frigorifique par deux tout comme la come la consommation énergétique.