Le refroidissement par le système de ventilation est-il vraiment intéressant?

Température intérieure confortable, consommation d'énergie réduite

Tant que les besoins en refroidissement du client ne sont pas trop élevés, le refroidissement avec le système de ventilation D peut être une solution. Les systèmes de ventilation peuvent assurer un refroidissement passif et actif, sans que vous ayez à procéder à des ajustements majeurs.

Qu'est-ce qui coince avec les systèmes de climatisation?

Les systèmes de climatisation traditionnels fonctionnent très bien. Ils ont la capacité de refroidir rapidement une pièce à la température souhaitée. Seulement, ce processus consomme de l'énergie, en particulier la phase de compression. Les ventilateurs, nécessaires à la circulation constante de l'air dans la pièce, consomment également de l'énergie. Et en été, les systèmes de climatisation doivent à nouveau faire face à un taux d'humidité élevé. Non seulement la sensation d'oppression est forte, mais les systèmes de refroidissement doivent travailler plus dur en raison de l'augmentation de la masse.

Avec les systèmes de ventilation, en particulier ceux qui utilisent une roue thermique, ce problème est beaucoup moins important. L'air est toujours agréable. En effet, en été, les roues à chaleur extraient l'humidité de la pièce, tandis qu'en hiver, elles récupèrent 40% de l'humidité (voire 75% dans le cas des roues à chaleur hygroscopiques). La plupart des échangeurs à contre-courant n'ont pas cet effet régulateur d'humidité. Enfin, il y a l'aspect visuel. Dans le cas d'un système split, l'installation d'une unité intérieure ne plaît pas à tout le monde.

Les systèmes de ventilation offrent une alternative

Aux clients qui se laissent convaincre par les arguments que nous venons d'évoquer à l'encontre des systèmes de climatisation, vous pouvez proposer des systèmes de ventilation comme alternative au refroidissement. Soyez clair et complet dans votre explication, car la capacité de refroidissement des systèmes de ventilation est naturellement beaucoup plus limitée que celle des climatiseurs. Alors que ces derniers atteignent facilement 2,5 kW de puissance frigorifique par pièce et même plus, avec les systèmes D, le volume de ventilation en tant que vecteur d'énergie frigorifique est le facteur limitant.

Un volume d'air de 400 m³/h équivaut approximativement à une puissance frigorifique totale maximale de 2,5 kW, en fonction de l'humidité relative. Tout dépend donc des attentes du client: s'il souhaite rafraîchir une pièce en peu de temps, les systèmes de ventilation le décevront. En revanche, si une température constante et agréable est suffisante, il peut vraiment être intéressant d'envisager ces systèmes.

Calcul de la capacité de refroidissement des systèmes de ventilation
Il convient d'appliquer la formule suivante:
Q = ρ * V * _cp * (ΔT).
- ρ = densité de l'air (1,2 kg/m³)
- V = volume d'air (400 m³/h)
- _cp = capacité thermique spécifique de l'air (1005 J/kg.°C)
- ΔT = température intérieure - température de l'air soufflé
Supposons que la température intérieure soit de 30 °C et que l'air soufflé soit de 18 °C, vous obtenez une capacité de refroidissement de 1,61 kW.

Refroidissement passif

La nuit, il arrive souvent que la température extérieure soit plus basse que la température intérieure. Avec le refroidissement passif, cette température extérieure plus basse est utilisée pour refroidir les pièces intérieures. Cette fonction est connue sous le nom de by-pass d'été. Elle fait désormais partie de l'équipement standard d'un système de ventilation D: l'air frais extérieur ne passe pas par l'échangeur de chaleur, mais est soufflé directement dans la maison. Il n'y a donc pas de récupération de chaleur.

Dès qu'il fait à nouveau plus chaud à l'extérieur, la fonction se désactive automatiquement. En envoyant ainsi de l'air frais dans la maison, le refroidissement passif permet de rafraîchir au moins légèrement un bâtiment. Sa capacité de refroidissement dépend entièrement de la température de l'air extérieur: plus la différence avec la température intérieure est grande, plus le refroidissement est important. Mais il ne faut pas oublier que le volume d'air est de toute façon un facteur limitant supplémentaire.

Refroidissement actif

Pour vraiment refroidir, le refroidissement passif a besoin d'un coup de pouce. Le refroidissement actif est une extension du système de ventilation D sous la forme d'une batterie de refroidissement placée dans la gaine d'alimentation en air des pièces de vie et des chambres à coucher.

Le refroidissement actif permet de maintenir la température intérieure à un niveau constant et confortable pendant les périodes de chaleur "normales". En revanche, lors de périodes prolongées de 30 °C et plus, il est fort probable que la capacité de refroidissement d'un appareil de ventilation ne suffise plus à un moment ou à un autre.

Fonctionnement

Tout d'abord, l'appareil de ventilation aspire l'air chaud de l'extérieur. Celui-ci passe ensuite par l'échangeur de l'appareil de ventilation. C'est là que se produit le premier refroidissement, car l'air intérieur plus frais provenant de la salle de bains, de la cuisine, des toilettes... libère une partie du froid, ce qui fait chuter la température.

Ce refroidissement de l'air extérieur entrant est plutôt modeste et en aucun cas suffisant pour obtenir une température agréable (par exemple de 30 °C à 25 °C). Actuellement, nous nous retrouvons avec de l'air chaud et humide qui attend d'être refroidi plus profondément. Cela nécessite une énergie supplémentaire provenant soit d'une batterie d'eau glacée, soit d'une batterie à détente directe (DX).

Batterie d'eau glacée

Une batterie d'eau glacée doit être alimentée par de l'eau froide d'environ 13 °C et est donc toujours raccordée à un système de refroidissement tel qu'une pompe à chaleur (géothermique ou air-eau). La batterie d'eau froide proprement dite est constituée d'un réseau de tuyaux en cuivre dans lesquels circule l'eau froide. L'air aspiré va transmettre sa chaleur à l'eau par convection. Cela refroidit l'air et permet au système de ventilation de souffler l'air refroidi dans les pièces de vie et les chambres à coucher.

Outre le refroidissement, la batterie d'eau glacée déshumidifie également l'air. Lorsque l'air chaud entre en contact avec les tuyaux froids, il peut atteindre son point de rosée et se condenser. Cette humidité est recueillie et éliminée, ce qui crée un climat intérieur agréable. L'eau chauffée dans la batterie retourne à son tour dans la pompe à chaleur, où elle est à nouveau refroidie et renvoyée dans la batterie d'eau en circuit fermé.

Batterie à expansion directe

Le refroidissement à l'aide d'une batterie DX fonctionne essentiellement sur le même principe qu'une batterie à eau glacée, mais cette fois le froid n'est pas prélevé dans l'eau mais dans l'air extérieur grâce à l'utilisation d'un fluide frigorigène et d'une unité extérieure. L'unité extérieure et la batterie sont reliées par des tuyaux de réfrigérant.

En circulant dans les tuyaux de la batterie DX, le réfrigérant s'évapore en absorbant la chaleur de l'air. Par conséquent, la température de l'air baisse, ce qui permet au système de ventilation de refroidir à nouveau activement. Le réfrigérant désormais gazeux est renvoyé au compresseur, où il est recomprimé et le cycle recommence depuis le début.

Unité de ventilation avec pompe à chaleur intégrée

Il existe une troisième option: le marché propose des appareils avec pompe à chaleur intégrée. Ceux-ci sont disponibles en variante air-air ou eau-air.

Dans la version air-air, le condenseur/évaporateur est situé dans l'air extrait et soufflé de l'unité de ventilation elle-même. L'avantage est que la pompe à chaleur peut utiliser la chaleur résiduelle après l'échangeur thermique. En théorie, une pompe à chaleur interne peut atteindre des rendements supérieurs à ceux d’une unité extérieure. En revanche, ce sont des appareils très compacts dotés d’un petit condenseur/évaporateur. Le transfert d'énergie est donc moins important. Et en ce qui concerne le refroidissement, la capacité de refroidissement de ces appareils est également plutôt limitée.

Dans la variante eau-air, un échangeur de chaleur géothermique chauffe ou refroidit l'air entrant avec l'énergie du sol. Ajoutez à cela la récupération de froid et de chaleur du récupérateur de chaleur et peu d’énergie est nécessaire pour un bon contrôle de la température.

Tous les systèmes de ventilation peuvent-ils refroidir?

Tous les systèmes de ventilation D ne sont pas équipés ou compatibles avec le refroidissement. En quoi ce type d'unité de ventilation diffère-t-il des unités standard?

Adaptation au niveau du logiciel

Tout d'abord, le système de ventilation doit être conscient de la présence d'une batterie de refroidissement dans son conduit d'air soufflé. Dans le cas contraire, l'unité de ventilation ne peut pas contrôler la batterie. Il s'agit souvent d'une adaptation logicielle: une simple mise à jour ou activation dans le menu d'installation de l'unité de ventilation.

Logique et raccordements

Avec une batterie à eau et une batterie DX, l'unité de ventilation devra commander quelque chose d'externe pour démarrer le refroidissement. Par conséquent, les terminaux de logique et de raccordement doivent être en place à cette fin. Dans le cas d'une batterie d'eau glacée, cela se traduit par la commande d'une vanne à deux ou trois voies. La différence entre les deux est qu'avec une vanne à trois voies, l'eau n'est jamais arrêtée et l'eau froide ou chaude atteint donc la batterie plus rapidement.

Pour une batterie DX, l'unité de ventilation doit fournir un signal pour commander l'unité extérieure. Il s'agit généralement d'un signal 0-10 V, mais il peut également s'agir d'un simple contact à fermeture. Il est important que l'unité de ventilation puisse compter sur quelque chose pour démarrer le processus de refroidissement, c'est-à-dire une mesure de la température à laquelle l'unité de ventilation réagit. Les différents fabricants procèdent de différentes manières.

Certains mesurent la température à l'aide d'un capteur placé dans le conduit derrière la batterie, d'autres utilisent un module de refroidissement sur l'unité de ventilation. Ce dernier calcule, sur la base de la température de sortie après la ventilation, quand le module doit se mettre en marche ou s'arrêter.

Isolation des conduits

Lorsque de l'air froid passe dans les conduits, ils commencent à se refroidir. Il y a un risque de condensation de l'air plus chaud autour de l'extérieur de la gaine, avec une humidité relative d'environ 60%. Pour éviter cela, il est conseillé de ne pas descendre en dessous de 18°C.

C'est pourquoi la combinaison avec le refroidissement par le sol est si idéale: il n'y a jamais de refroidissement en profondeur. Mais passons. La condensation est de toute façon un problème. Si vous souhaitez refroidir à plus de 18 °C, il est fortement recommandé d'isoler les gaines.

Pas d'alternative à la climatisation

Compte tenu de ce qui précède, nous pouvons conclure que nous ne pouvons pas considérer les systèmes de ventilation comme une alternative aux systèmes de climatisation. En effet, la capacité de refroidissement peut être trop limitée. D'un autre côté, si les besoins en refroidissement ne sont pas très élevés et que le client est déjà satisfait d'une température intérieure constante et confortable, c'est possible.

Mais il est alors très important que cette méthode de refroidissement soit associée à un ombrage approprié et à une bonne isolation. Dans le cas contraire, le risque de surchauffe est réel. La masse thermique (construction massive ou construction à ossature bois) aura également un impact important sur le résultat du refroidissement.