- Elle influence la perception de l'occupant sur son confort et sa sensation de chaud ou de froid.
- Elle permet, lorsqu'elle est bien conçue, d'évacuer les polluants et de contribuer à l'élaboration d'un environnement sain pour l'occupant.
- Elle influence la consommation d'énergie du bâtiment.

Définitions

Confort

- Le confort de diffusion dans la zone d'occupation est caractérisé par les critères suivants :
- une homogénéité des températures dans la zone d'occupation,
- une bonne qualité de l'air intérieur,
- une absence de courants d'air pour les occupants.

Local	Vitesse résiduelle
Locaux de réunion Bureaux	0,15 m/s
Ateliers	0,17 m/s à 0,25 m/s
Bâtiments de stockage Locaux industriels	0,25 m/s à 0,3 m/s

Zone d'occupation

- C'est la zone du local dans laquelle la diffusion d'air doit être confortable.
- C'est dans cette zone que travaille l'occupant.

Air primaire : air soufflé par la grille ou le diffuseur

Air secondaire : air dans la zone d'occupation

Vitesse résiduelle : vitesse d'air moyenne dans la zone d'occupation

Induction externe

- Le taux d'induction d'une grille ou d'un diffuseur est le rapport entre le débit d'air mélangé et le débit d'air primaire :

Ce rapport permet de mesurer la capacité du diffuseur à brasser l'air ambiant du local. Un taux d'induction important permet de mieux mélanger l'air neuf avec l'air ambiant du local et d'améliorer le confort.

Portée :

- Elle correspond à la distance mesurée entre l'unité terminale de diffusion et un point du local où le jet d'air atteint une vitesse terminale prédéterminée.
- Elle dépend de la forme du jet d'air (radiale, conique, plate), de la configuration du local, de l'emplacement du diffuseur et des conditions de température.

Diffusion par mélange

Principe

La diffusion d'air par mélange est le type de diffusion utilisé le plus couramment, surtout dans les locaux à faible hauteur sous plafond.
- L'air est introduit à une vitesse suffisante dans le local pour se mélanger avec l'air ambiant et atteindre la zone d'occupation, avec une vitesse résiduelle et un niveau sonore confortable.
- Avec cette méthode, la température et la concentration des polluants sont uniformes dans le local.
- Dimensionnement : débit à introduire en diffusion par mélange

Techniques existantes

Diffusion par grilles murales

En rafraîchissement, il faut éviter que la veine d'air chute prématurément dans la zone d'occupation et génère de l'inconfort par des vitesses d'air et une différence de température entre la veine d'air et l'air ambiant trop importantes.

Diffusion tourbillonaire

La diffusion par flux tourbillonnaire peut être appliquée à tous types de locaux mais elle est particulièrement utilisée dans les cas suivants :
- chauffage de locaux de grande hauteur,
- rafraîchissement de locaux avec des ΔT importants ou des obstacles dans la veine d'air.

Le jet tourbillonnaire, combiné à une vitesse d'éjection d'air importante, créé un phénomène d'induction : l'air soufflé entraîne l'air ambiant et ils se mélangent. La différence de température entre l'air ambiant et l'air soufflé décroît alors rapidement.

Pour les locaux de grande hauteur, la diffusion tourbillonnaire permet d'augmenter la portée (diminution des forces ascensionnelles par l'induction) en mode chauffage. D'autre part, le phénomène d'induction permet d'homogénéiser les températures dans le local et d'éviter un risque de stratification d'air en partie haute.

Les diffuseurs à pales orientables permettent d'adapter la diffusion au mode de fonctionnement (mode chauffage ou mode rafraîchissement). Ce système permet ainsi d'assurer un bon confort de diffusion, en contrôlant les vitesses d'air résiduelles dans la zone d'occupation, quelle que soit la saison.

Diffusion par gaines textiles Gaines poreuses Elles sont fabriquées avec du tissu poreux. La perméabilité du tissu est définie d'après le débit et la longueur. Les gaines poreuses diffusent l'air à très faible vitesse. Elles sont donc utilisées uniquement pour le rafraîchissement et elles permettent d'obtenir une diffusion d'air homogène dans tout le local, sans courants d'air.	Gaines à fentes Elles sont fabriquées avec du tissu étanche. Des fentes latérales, sur toute la longueur, permettent de diffuser l'air. Elles sont utilisées pour le rafraîchissement et le chauffage dans des locaux de faible hauteur (< 5 m). La largeur des fentes et l'angle permettent de maîtriser la portée et la vitesse résiduelle.	Gaines à induction Des perforations sur le tissu étanche créent le phénomène d'induction. L'air soufflé à haute vitesse induit une partie de l'air ambiant, entraînant ainsi une bonne homogénéisation des températures. Le risque de stratification est évité. Elles sont utilisées pour le rafraîchissement et le chauffage dans des locaux de grande hauteur, avec de forts ΔT.

Diffusion par déplacement d'air

Principe

Le système de diffusion par déplacement d'air repose sur la loi suivante (simple) : "l'air chaud, plus léger que l'air froid (ou ambiant) à tendance à s'élever". L'air frais (ou rafraîchi) est diffusé à hauteur du sol, dans la zone d'occupation.
- Au contact de sources chaudes (personnes, machines), il se réchauffe et monte en partie haute du local. La diffusion d'air est effectuée directement dans la zone à traiter :
- à faible vitesse (0,2 à 0,4 m/s),
- à une température légèrement inférieure à la température dans la zone d'occupation.

La diffusion par déplacement d'air est, de loin, la solution idéale pour le rafraîchissement des locaux de grande hauteur, soumis à d'importantes charges thermiques.

Seuls les apports thermiques dans la zone d'occupation (0 à 2 m) sont à considérer, ce qui permet de réduire le débit et la puissance froide à mettre en oeuvre pour la climatisation d'un local par rapport à une solution traditionnelle. La période de free-cooling est d'autant rallongée.

- Le confort de ce système est très important : la faible vitesse de sortie d'air permet d'obtenir une faible vitesse d'air résiduelle et un faible niveau acoustique dans la zone d'occupation. Aucune sensation de courant d'air n'est présente.

- La diffusion par déplacement d'air permet d'obtenir une meilleure qualité d'air et de dépolluer plus facilement une zone que par une méthode traditionnelle. Les polluants sont évacués en partie haute du local et ne traversent qu'une seule fois la zone d'occupation avant d'être rejetés vers l'extérieur.

Dimensionnement : débits à introduire

- Calcul des apports thermiques
L'air étant apporté en partie basse du local par des diffuseurs spécifiques, le débit d'air permet de combattre uniquement les apports par convection et rayonnement présents dans la zone d'occupation.
Les sources chaudes qui n'ont pas d'impact dans la zone d'occupation (apports sensibles comme latents) ne sont donc pas à considérer dans le calcul de la charge à combattre. On définit ainsi dans les cas spécifiques du déplacement d'air, une puissance nette dans la zone d'occupation.

- Calcul des débits à introduire
Le calcul du débit s'effectue en fonction de cette puissance nette. Plusieurs méthodes issues d'essais en laboratoires existent. Cette méthode permet pour tous les équipements (CTA, Rafraîchissement…) de réduire le débit d'environ 30 % ou plus.

Comparatif des solutions : mélange et déplacement d'air

Le tableau suivant permet une comparaison des débits à introduire suivant les méthodes de diffusion utilisées :

Situation
- Usine de 650 m² - Hauteur de 7 m.
- Besoin de rafraîchissement : 100 kW d'apport calorifique total (70 kW dans la zone d'occupation).
- Température ambiante exigée : 25 °C.

	Diffusion par mélange	Diffusion par déplacement
Apports nets à considérer	100 kW	70 kW
T° soufflage	15 °C	20 °C
Position reprise	au sol	en toiture
T° reprise	25 °C	31 °C
Débit calculé	29 000 m3/h	19 000 m3/h
Puissance batterie froide	130 kW	77,5 kW

Commentaires

On observe :

1. Un débit inférieur de 30 % en déplacement d'air par rapport au mélange
Ce qui implique :
- une taille de la CTA réduite,
- un réseau de gaines de section réduites,
- une puissance électrique raccordée plus faible.

2. Une puissance froide à installer inférieure de 40 % à celle nécessaire en mélange
Ce qui implique :
- des tailles de groupes froids, de pompes et de réseaux hydrauliques réduites,
- un régime de température d'eau glacée moins bas par rapport au mélange.

3. Une période de "free cooling" (frigories gratuites) plus importante
Ce qui implique :
- des économies d'énergie très importantes en automne et au printemps.

Ajouter à cela un confort pour les occupants largement accru : pas de courants d'air ni de bruits aérauliques