Comment choisir entre poutres froides actives et ventilo-convecteurs ?

Lors de la conception d'un système CVC, un certain nombre de choix doivent être fait, notamment le type d'unité terminale à utiliser pour répondre aux exigences fixées. De nombreux facteurs influencent le choix, tels que la consommation d'énergie, les besoins de maintenance, la facilité de conception et d'installation du système. Vous trouverez ci-dessous les avantages et les inconvénients des poutres froides actives (PFA) et des ventilo-convecteurs (VC), deux types d'unités terminales concurrentes.

Les systèmes à induction et les ventilo-convecteurs sont deux types différents d'unités terminales utilisées pour réguler la température d'une pièce. Toutes deux sont équipées d'une batterie qui échange de l'énergie entre l'air ambiant et l'eau qui circule dans la batterie. Cette dernière peut être plus chaude que l'air ambiant, afin de fournir de la chaleur à la pièce, ou plus froide, afin d'évacuer la chaleur de la pièce.

Les ventilo-convecteurs peuvent être raccordés à un conduit de ventilation et servir à distribuer l'air primaire dans une pièce, mais ils ne sont pas nécessaires pour réguler la température ambiante. Dans un ventilo-convecteur, l'air de la pièce est forcé de circuler à travers la batterie à l'aide d'un ventilateur. En revanche, une poutre froide active doit être connectée à un système de ventilation et doit s'appuyer sur le ventilateur de la centrale de traitement de l'air pour augmenter la pression dans le système de gaines. L'air primaire est distribué à travers de petites ouvertures dans la chambre de pression de la poutre et plus loin dans la chambre de mélange qui crée une zone de basse pression qui aspire l'air ambiant à travers la batterie. C'est ce que l'on appelle l'induction, qui fonctionne sans aucune pièce mobile dans la PFA.

Comment le refroidissement sec et humide peut influencer le choix

Les poutre plafonnières à induction sont souvent considérées comme un moyen efficace de chauffer et de refroidir une pièce. La principale raison réside dans leur fonctionnement en mode de refroidissement sec, ce qui signifie que la température de l'eau d'alimentation pendant le refroidissement est toujours maintenue au-dessus du point de rosée dans la pièce. Cela permet de faire fonctionner un refroidisseur avec une efficacité très élevée. Les installations traditionnelles de poutres s'appuient sur un flux d'air constant pour assurer une bonne qualité de l'air intérieur. La dernière génération de PFA a été développée pour fonctionner avec des fonctionnalités telles que le volume d'air variable (VAV) et la ventilation contrôlée à la demande (DCV) afin d'augmenter encore plus l'efficacité énergétique.

Les VC, quant à eux, sont souvent conçus pour le refroidissement humide, ce qui signifie qu’ils fonctionnent avec des températures d'eau d'alimentation beaucoup plus basses. Grâce à la température plus basse de l'eau et au ventilateur intégré qui fait circuler une grande partie de l'air ambiant, les VC peuvent fournir une capacité de refroidissement élevée à partir d'une unité compacte, mais à un coût énergétique plus élevé que celui des poutres.

L'augmentation de la consommation d'énergie est en partie due à l'efficacité réduite de l'installation de refroidissement pour produire de l'eau plus froide, et en partie à l'énergie nécessaire pour condenser l'humidité dans l'air ambiant circulant. Il est possible de faire fonctionner les VC dans des conditions de refroidissement sec. Cependant, le ventilateur doit alors fonctionner à une vitesse plus élevée, ce qui peut entraîner des problèmes de bruit et de vitesse de l'air dans l'espace occupé, ce qui réduit la qualité du climat intérieur.

Les ventilateurs modernes sont relativement économes en énergie, ce qui signifie que la consommation d'énergie supplémentaire est assez modérée, mais avec des unités de climatisation dans chaque pièce, la consommation d'énergie s'accroît. En outre, les ventilateurs ne sont pas très efficaces car une partie de leur énergie est transformée en chaleur qui doit être évacuée pendant la saison estivale. Les ventilateurs récents et modernes sont assez silencieux lorsqu'ils sont neufs, et surtout lorsqu'ils fonctionnent à faible vitesse. Cependant, les ventilateurs qui tournent à plein régime, et en particulier ceux qui approchent de la fin de leur vie, génèrent un bruit qui n'est pas souhaitable dans toutes les applications du bâtiment, en particulier dans les chambres d'hôtel et les bureaux.

L'installation et la maintenance, un coût aujourd'hui ou demain

Normalement, une poutre froide active n'a pas de pièces mobiles et ne nécessite donc que très peu d'entretien. Il est recommandé de passer l'aspirateur sur la batterie pour enlever la poussière qui peut s'accumuler avec le temps sur la surface du circuit. Cette opération doit être effectuée en fonction des conditions du bâtiment. Certains bâtiments nécessitent un nettoyage trimestriel, d'autres un nettoyage tous les deux ans. Les PFA ont une très longue durée de vie et ne nécessitent que très peu d'entretien, ce qui en fait une solution rentable compte tenu de la durée de vie des produits.

Dans une poutre froide active plus avancée, il est possible d'ajuster la quantité d'air fourni à une pièce, ce qui signifie qu'elle peut être adaptée en fonction d'un changement d'utilisation de l'espace. Cela réduit la nécessité de remplacer les unités, les pièces et les composants lors de la rénovation d'un bâtiment, ce qui permet de limiter le carbone incorporé tout au long du cycle de vie du bâtiment.

Un VC qui fonctionne dans des conditions de refroidissement humide est équipé de filtres pour éviter que la poussière ne s'incruste dans la batterie. Il est également équipé de bacs de récupération et d'un système de drainage pour éliminer l'eau condensée dans l'air ambiant recirculé à travers la batterie. Outre le ventilateur, le filtre et le système de drainage sont des points de service qui nécessitent un entretien. Un système d'évacuation qui n'est pas entretenu peut entraîner le développement de moisissures et de bactéries qui, à leur tour, peuvent être à l'origine d'odeurs désagréables et de risques pour la santé.

Une PFA doit être raccordée au conduit de ventilation, alors que cette opération est facultative dans le cas d'une installation de VC, car la ventilation peut être distribuée par des diffuseurs séparés. L'installation de la tuyauterie est relativement similaire pour les poutres froides actives et les ventilo-convecteurs, il peut s'agir de deux ou quatre tuyaux connectés à la batterie dans l'unité terminale. La principale différence réside dans le fait qu'un ventilo-convecteur destiné à fonctionner dans des conditions humides doit avoir des tuyaux isolés du côté du refroidissement pour l'eau d'alimentation et l'eau de retour. Pour le reste, une installation de poutres froides actives ne nécessite que l'installation d'un système de contrôle pour moduler le débit d'eau à travers la batterie et éventuellement l'air d'alimentation VAV. Un VC devra également être connecté à un système de contrôle pour gérer les vannes hydrauliques et la vitesse des ventilateurs. Cependant, un ventilo-convecteur nécessite, outre l'alimentation électrique du ventilateur, la mise en place d'un système de drainage, ce qui augmente le coût de l'installation.

Les avantages en bref

Dans les cas où la ventilation n'est pas nécessaire, les poutres froides actives s'avèrent être une solution très coûteuse. Un autre avantage du VC est qu'il est relativement facile de construire un système et de sélectionner les unités terminales. La conception d'une solution de poutre froide active nécessite plus d'attention pour gérer l'humidité et contrôler les températures de l'eau d'alimentation. La grande capacité de chauffage et de refroidissement d'un VC est souvent considérée comme un avantage car la température de la pièce peut s'éloigner davantage du point de consigne souhaité pendant les périodes d'inoccupation, mais au prix d'une plus grande consommation d'énergie, de bruit et d'un risque de courants d'air.

Il est clair que les poutres froides actives et les ventilo-convecteurs ont tous deux des caractéristiques positives et négatives et qu'il y aura toujours des cas où l'un ou l'autre sera l'unité terminale de préférence. Dans une situation où les exigences en matière de qualité de l'environnement intérieur sont élevées, les poutres plafonnières à induction sont souvent une solution privilégiée qui offre un excellent confort thermique, une bonne qualité de l'air intérieur, de faibles niveaux sonores et une consommation d'énergie minimale. Un VC a généralement un coût initial plus faible par W (ou BTU/H) de refroidissement, cependant, la réduction des coûts d'exploitation et de maintenance, combinée à une longue durée de vie, se traduit généralement par un coût de cycle de vie favorable pour les poutres.

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