Le Tout Air, technique idéale qui allie confort, qualité d’air et performance énergétique.

Le Tout Air est un concept qui consiste à utiliser l’air pour plusieurs usages : l’amenée d’air neuf, le chauffage et éventuellement la climatisation. C’est un système qui contrôle la température et le débit d’air, paramètres majeurs pour le confort des occupants et la qualité d’air intérieur.

Le tout air est parfois perçu comme un système monopolisant beaucoup trop de place et difficile à régler. C’était vrai il y a une dizaine d’années.

Petit à petit, le tout air a naturellement cédé la place à des systèmes à la mise en œuvre plus simple et moins volumineuse tels que les cassettes et ventilo convecteurs. Aujourd’hui, avec l’évolution des réglementations et des nouvelles technologies (récupération haute performance, poutres climatiques, modulation de débit plus précise…), les systèmes Tout Air allient confort, qualité d’air et performance énergétique. Ils retrouvent ainsi leurs lettres de noblesse.

Les systèmes tout air peuvent être préconisés dans la majorité des bâtiments tertiaires, telles que les bureaux, l’enseignement, les bâtiments de culture et de loisirs. Ils allient la performance énergétique, le confort des occupants et sont garants d’une bonne qualité d’air. À l’heure où la mesure des polluants (Benzène, formaldéhyde…) devient obligatoire dans les ERP, le système tout air s’impose comme une solution évidente. Le tout air est une solution économiquement intéressante, qui assure trois fonctions : la ventilation, le chauffage et le rafraîchissement. Ces systèmes se développent fortement sur le marché, et devraient prendre encore un nouvel envol pour devenir une solution incontournable afin d’atteindre les exigences des bâtiments BEPOS.

 

Incidence de la RT 2012

> Baisse des déperditions thermiques

Avec l’évolution des réglementations thermiques, le besoin en chauffage et en climatisation a fortement baissé. Par ailleurs, la généralisation des systèmes de ventilation double flux avec échangeur haut rendement a diminué les pertes dues besoin de renouvellement d’air. La puissance à mettre en oeuvre pour traiter le bâtiment est donc revue à la baisse. Par conséquent, le débit de dimensionnement se rapproche de plus en plus du débit d’air hygiénique.

> Étanchéité à l’air du bâti / Impact sur la qualité d’air intérieur

La performance énergétique ne peut être le seul critère quant à la réussite d’un bâtiment. Le bien-être et la santé des occupants doivent rester une priorité. La qualité de l’air fait partie des questions essentielles de santé publique. L’étanchéité à l’air du bâti s’étant améliorée, le seul apport d’air neuf du bâtiment se fait avec l’air hygiénique réglementaire. Le risque est d’avoir un apport d’air neuf insuffisant, générant de fait une qualité d’air intérieur dégradée. Le système Tout Air permet d’augmenter le débit d’air neuf lorsque c’est nécessaire.

Les différents systèmes tout air : application débit constant / débit variable

> Réseau à débit d’air constant

Un tel système est bien adapté à une installation monozone : traitement d’une grande salle unique (salle de conférences, auditoire...). A contrario, il s’adapte mal à un ensemble multizones (bureaux) dont les charges thermiques et les occupations peuvent être très variées.

> Réseau à débit d’air variable

Dans le cas de locaux à taux d’occupation fluctuant, on utilisera de préférence des systèmes permettant d’adapter le débit d’air au besoin. Dans cette solution, la température de l’air est constante à la centrale mais on fait varier le débit d’air introduit dans chaque local en fonction de ses besoins thermiques. Cet ajustement des débits est réalisé au moyen de boîtes terminales VAV (variable air volume), équipées de batteries terminales.

Le débit d’air variable (VAV) est assurément la meilleure solution sur le plan énergétique, dans la mesure où le coût du transport est optimisé (on ne transporte que le débit d’air nécessaire) et dans la mesure où la capacité de refroidissement de l’air extérieur est valorisée, tant en journée (free-cooling en hiver et en mi-saison) que durant la nuit (surventilation nocturne pour décharger le bâtiment). Les coûts d’exploitation seront donc réduits.

Détection de présence / CO2 : moduler l’apport de l’air neuf en fonction de l’occupation

Dans les systèmes tout Air, des capteurs détectent l’occupation des locaux, et adaptent le débit d’air neuf en fonction du besoin. Il existe deux types de capteurs :

· détecteur de présence : généralement, les dispositifs de détection de présence fonctionnent par infrarouge. Le capteur infrarouge va permettre de détecter tout mouvement dans une zone définie. Dans les locaux où les occupants sont relativement statiques, des capteurs possédant deux lentilles, permettent de détecter des mouvements de faible amplitude.

· capteur CO2 : la mesure de CO2 est un facteur représentatif de l’activité humaine. En effet, le taux de CO2 varie en fonction du nombre d’occupants et de leurs niveaux d’activités. Les capteurs CO2 du marché sont à présent quasiment tous à technologie infrarouge. L’un des principaux avantages est l’absence de dérive de la mesure. L’étalonnage n’est donc plus nécessaire. Ce type de détection est à privilégier pour les locaux à occupation variable comme les salles de réunion. Le capteur est un organe clé dans la modulation des débits d’air. Dans le cadre des Avis Techniques du CSTB “Modulation des débits en Tertiaire”, les capteurs sont testés dans un laboratoire indépendant, et leur précision est prise en compte pour déterminer les coefficients de réduction des débits (Crbdnr). Les systèmes sous Avis Techniques sont valorisables dans le calcul RT 2012.

Diffusion d’air : la clé du confort des occupants

La réussite d’une installation d’un système aéraulique dépend aussi de la bonne sélection des éléments terminaux qui seront installés. Différents paramètres sont à prendre en compte afin d’obtenir un résultat satisfaisant pour l’occupant :

· le niveau de puissance acoustique est généralement exprimé en NR

· la vitesse résiduelle dans la zone d’occupation

· le positionnement des bouches ou diffuseurs dans le local.

La sélection d’un diffuseur permettant de valider l’ensemble de ces paramètres est relativement complexe voire impossible à partir des abaques. Heureusement, des logiciels de simulation sont apparus ces dernières années permettant de visualiser les jets d’air dans le local et ainsi de sélectionner précisément les diffuseurs. Certains logiciels offrent même une visualisation en 3D des jets d’air.

Les équipements et leurs évolutions

Les équipements techniques composant un système tout air ont fortement évolué ces dernières années afin de répondre aux exigences des bâtiments plus performants en réduisant au maximum les dépenses énergétiques.

> La centrale de traitement d’air

Les centrales de traitement d’air ont subi plusieurs révolutions technologiques et accompagnent parfaitement le développement du tout air :

· les moto-ventilateurs : les moto-ventilateurs de type plug fan équipés de moteur basse consommation (ECM) permettent d’adapter le débit d’air à la demande avec une variation de 15 % à 100 %.

· les échangeurs de chaleur. Avec la réglementation thermique 2012, les échangeurs haut rendement (rotatif ou contrecourant) se sont généralisés dans les centrales double flux ;

· la régulation embarquée. La gestion de la récupération d’énergie, des différents modes de régulation de température et de débit (débit constant/ pression constante) nécessite la mise en place en usine d’un automate de plus en plus élaboré.

> Réseaux aérauliques

La qualité de mise en oeuvre du réseau est primordiale dans un système Tout Air, afin de garantir la performance du système. Le réseau aéraulique devrait être de classe d’étanchéité C, et un contrôle à réception du bâtiment pourrait permettre la validation du réseau et des débits requis. Les accessoires à joint permettent plus facilement d’obtenir une classe C, en facilitant la mise en œuvre sur site.

> Clapets coupe-feu

Depuis le 1er septembre 2012, le marquage CE est obligatoire sur les clapets coupe-feu. Les débits de fuites doivent être inférieurs à 200 m3/h/m², ce qui correspond à la classe d’étanchéité B. Les clapets coupe-feu existent également en classe C, afin d’assurer une étanchéité homogène sur l’ensemble du réseau aéraulique.

> Éléments terminaux

Les éléments terminaux permettent à présent de s’adapter à des débits d’air plus faibles. On distingue deux types d’éléments terminaux :

· boîtes VAV couplées à des diffuseurs d’air. Les boîtes VAV intègrent une croix de mesure de vitesse d’air et varient entre un débit mini et maxi pré calibré en usine ou sur site. Elles sont équipées d’un moto régulateur permettant de gérer la position du volet en fonction de la pression dynamique à l’entrée et du signal reçu du thermostat ou d’une sonde de qualité d’air. Elles peuvent également être équipées d’une batterie terminale chaude et/ou froide. Des évolutions récentes sur la précision des organes de mesure permettent une régulation précise du débit d’air à partir de 25 m3/h. La difficulté des systèmes VAV est d’assurer un confort optimal quel que soit le débit ou la température de l’air soufflé par un même diffuseur. Certains constructeurs ont conçu des systèmes capables de modifier la surface libre du diffuseur en fonction de la pression.

· les poutres climatiques. Les poutres climatiques dynamiques sont des éléments terminaux composées d’un diffuseur plafonnier (2 ou 4 directions) ou mural (1 direction) à l’intérieur desquels sont placées des buses destinées à augmenter la vitesse de l’air, donc l’induction interne. L’air aspiré du local traverse la batterie placée dans la poutre, permettant ainsi de compléter l’apport énergétique nécessaire. Le confort est optimal grâce à un delta de soufflage faible. Les poutres peuvent également être à débit d’air variable afin de moduler l’apport d’air neuf en fonction des occupants

  
  
 
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