Les installations de production d’eau glac´ee pour la climatisation

tisation des bˆatiments

Traditionnellement, les installations de climatisation peuvent ˆetre class´ees en quatre cat´egories selon le moyen employ´e pour distribuer l’´energie frigorifique depuis son lieu de production au lieu d’usage. Dans le tableau 6.2, on distingue ainsi les installations se- lon que la distribution de l’´energie frigorifique est r´ealis´ee par l’interm´ediaire d’un r´eseau d’eau, d’un r´eseau d’air ou d’un r´eseau de fluide frigorig`ene (syst`emes dit « `a d´etente di- recte »). Une derni`ere cat´egorie correspond `a une solution interm´ediaire de deux cat´egories parmi les trois que nous venons de pr´esenter : il s’agit des syst`emes « mixtes » dans les- quels l’´energie frigorifique est distribu´ee `a la fois par un r´eseau d’air et par un r´eseau d’eau.

Le tableau 6.2 fait apparaˆıtre la distinction entre les syst`emes `a d´etente directe et les installations aliment´ees par un groupe de production d’eau glac´ee. Dans les installations `a d´etente directe, l’´evaporateur du groupe frigorifique refroidit directement l’air `a traiter (cf. figure 6.2). L’´evaporateur peut se situer directement dans le local `a traiter comme dans le cas des armoires de climatisation et des installations multi-blocs, mais il peut ´egalement se situer dans une gaine de ventilation. Dans ce dernier cas, l’´evaporateur refroidit l’air avant que celui-ci ne soit distribu´e par l’interm´ediaire d’un r´eseau de gaines de ventilation.

D´esignation des cat´egories ´

Equipement de production de l’´energie frigorifique

Moyen de distribution de l’´energie frigorifique

Syst`emes « tout eau »

Groupes de production d’eau glac´ee

Boucle d’eau glac´ee alimentant des batteries froide dans les unit´es terminales

Syst`emes « tout air »

Groupes de production d’eau glac´ee

Boucle d’air trait´e en centrale de traitement d’air aliment´ee en eau froide par une boucle d’eau glac´ee locale

Syst`emes « mixtes »

Groupes de production d’eau glac´ee

Boucle d’air pr´etrait´e en centrale de traitement d’air aliment´ee en eau froide par une boucle d’eau glac´ee locale et boucle d’eau glac´ee alimentant des batteries froides dans les unit´es terminales pour traitement final de l’air

Syst`emes `a d´etente directe

Multi-blocs Armoires de climatisation

Circuit de fluide frigorig`ene avec d´etente dans le local `a climatiser

Unit´e de toiture

Circuit de fluide frigorig`ene avec d´etente dans une centrale de traitement d’air puis distribution de l’air trait´e par gaine de ventilation

Tab. _{6.2 – Typologie des installations de climatisation pour immeubles de bureaux.}

Fig. _{6.2 – Repr´esentation sch´ematique des syst`emes de climatisation `a d´etente directe} (d’apr`es [Dupont, 2006]).

Dans les installations aliment´ees par un groupe de production d’eau glac´ee, l’air n’est pas refroidi directement par l’´evaporateur du groupe mais par une batterie froide aliment´ee en eau glac´ee (cf. figures 6.3, 6.4 et 6.5). Le r´eseau de distribution d’eau glac´ee peut ˆetre de dimension modeste dans le cas o`u la batterie froide refroidit l’air `a l’int´erieur d’une centrale de traitement d’air (syst`emes « tout air » repr´esent´es sur la figure 6.3). Dans ce cas, l’air refroidi est ensuite distribu´e par l’interm´ediaire d’un r´eseau de gaines de ventilation.

condenseur à air ou à eau

groupe de production d’eau glacée

centrale de traitement d’air (représentation partielle) apport d’air

neuf _{l’air dans les locaux}reprise partielle de

distribution de l’air par gaines de ventilation

Fig. <sub>6.3 – Repr´esentation synoptique d’un syst`eme de climatisation « tout air » aliment´e</sub> par un groupe de production d’eau glac´ee (d’apr`es [Dupont, 2006]).

Dans les syst`emes « tout eau », les batteries froides sont situ´ees dans des unit´es ter- minales qui refroidissent l’air localement (figure 6.4).

condenseur à air ou à eau

groupe de production d’eau glacée

unités intérieures (traitement local de l’air)

Fig.<sub>6.4 – Repr´esentation sch´ematique d’un syst`eme de climatisation « tout eau » aliment´e</sub> par un groupe de production d’eau glac´ee (d’apr`es [Dupont, 2006]).

Enfin, il existe des installations « mixtes » dans lesquelles ces deux syst`emes existent et fonctionnent simultan´ement (figure 6.5). L’air est d’abord trait´e une premi`ere fois dans une centrale de traitement d’air (pr´etraitement) avant d’ˆetre distribu´e via un r´eseau de gaines de ventilation. Puis, si cela est n´ecessaire, il est refroidi localement par des batteries froides d’unit´es terminales.

condenseur à air ou à eau

groupe de production d’eau glacée

centrale de traitement d’air (représentation partielle) apport d’air neuf reprise partielle de l’air dans les

locaux

distribution de l’air par gaines

de ventilation unités intérieures (traitement local de l’air) condenseur à

air ou à eau

groupe de production d’eau glacée

Fig. <sub>6.5 – Repr´esentation sch´ematique d’un syst`eme de climatisation mixte aliment´e par</sub> un groupe de production d’eau glac´ee (d’apr`es [Dupont, 2006]).

Notons par ailleurs, que les installations que nous avons d´ecrites sont des installations de climatisation de l’air, mais que seules les installations dans lesquelles l’´energie frigo- rifique est distribu´ee par l’air, sont aptes `a assurer dans le mˆeme temps la ventilation en air neuf des locaux. Les bˆatiments dont la climatisation est assur´ee par une instal- lation dans laquelle l’´energie frigorifique est distribu´ee par l’interm´ediaire d’un r´eseau d’eau glac´ee ou de fluide frigorig`ene doivent comporter un r´eseau de ventilation parall`ele permettant de renouveler l’air des locaux conform´ement `a la r´eglementation en vigueur ([Arrˆet´e 24 mai 2006]).

Enfin, comme nous l’avons sugg´er´e sur les repr´esentations sch´ematiques des instal- lations de climatisation, l’´evacuation de la chaleur produite au condenseur des groupes frigorifiques peut ˆetre ´evacu´ee `a l’aide de deux vecteurs : l’air ou l’eau. Si l’´evacuation de la chaleur est assur´ee par le passage de l’air dans le condenseur, les ventilateurs charg´es de forcer le passage de l’air sont directement int´egr´es au groupe frigorifique. En revanche, si cette ´evacuation doit ˆetre assur´ee par l’eau, il est indispensable de pr´evoir les ´equipe- ments n´ecessaires au refroidissement de cette eau (cf. figure 6.6). L’installation est alors compl´et´ee par une boucle d’eau chaude, appel´ee « boucle de refroidissement ». L’eau de cette boucle est refroidie par des tours de refroidissement (« refroidissement humide ») ou par des a´eror´efrig´erants (« refroidissement sec »).

Aéroréfrigérant (”refroidissement sec)

Tours de refroidissement ouverte (à gauche) et fermée (à droite) (”refroidissement humide”)

Fig. _{6.6 – Repr´esentation sch´ematique des syst`emes d’´evacuation de la chaleur} ([Dupont, 2006]).

[Dupont, 2006] a ´etabli la r´epartition de ces syst`emes sur l’ensemble du parc de bˆa- timents tertiaires pour les cinq plus grands pays de l’Union Europ´eenne (Allemagne, Es- pagne, France, Italie , Royaume Uni). Cette r´epartition, pr´esent´ee dans le tableau 6.3, nous indique que les syst`emes de climatisation aliment´es par des groupes de production d’eau glac´ee repr´esentent pr`es de 90 % du parc de bˆatiments tertiaires climatis´es de cinq pays ´etudi´es. Ceci nous incite donc `a orienter nos travaux en direction de la mise au point de protocoles d’´evaluation des installations de production frigorifique centralis´ees consti- tu´ees de groupes de production d’eau glac´ee et `a ´ecarter les installations de climatisation `a d´etente directe.

´

Equipement Parc climatis´e en 2000 (en 106

m2

) R´epartition de production

frigorifique Allemagne Espagne France Italie

Royaume

Uni (en % du total) Groupes de production d’eau glac´ee 80,80 165,89 111,85 64,52 220,53 89,6 % Multi-blocs 4,52 2,06 1,33 0,65 0,85 1,6 % Unit´es de toiture 7,98 37,81 4,74 0,26 2,94 8,9 %

Tab. _{6.3 – Parc de bˆatiments tertiaires climatis´es en fonction du type d’´equipement de} production d’´energie frigorifique.