8.1 Recommandations concernant le système de chauffage à air par
micro-cogénération
Le système de micro-cogénération a bois étudié ici présente des performances globales qui dépendent fortement de la durée totale de fonctionnement à pleine charge du système sur l’année. Afin d’optimiser ces performances, il est recommandé de sous-dimensionner légèrement le système par rapport aux besoins de chauffage. Le fonctionnement du système semble optimal pour des besoins de chaleur
(chauffage et ECS ensemble) de l’ordre de 18 000 à 19 000 kWh/an.
Pour un logement individuel passif, les besoins de chaleur annuels sont de l’ordre de 4000 à 5000 kWh/an (répartis à peu près équitablement entre le chauffage et l’ECS). Par conséquent, l’unité de micro-cogénération étudiée n’est alors pas du tout adaptée. Le dimensionnement serait optimal pour
alimenter l’équivalent de 4 à 6 logements de ce type, rassemblés au sein d’un même bâtiment.
Le couplage de l’unité de micro-cogénération à un ballon de stockage d’eau chaude est indispensable. Un ballon de 2000 à 3000 l permet d’en améliorer les performances électriques en réduisant
le nombre de démarrages. Par contre, dans ce cas, afin de maintenir les performances thermiques, il sera nécessaire de fortement isoler ce ballon afin de limiter ses pertes thermiques par rapport à un ballon plus petit et donc plus compact.
Le système de micro-cogénération étudié a montré plusieurs limites de la technologie actuelle : forte inertie thermique, encrassement dû à une mauvaise évacuation des cendres, bilan électrique dégradé par l’auto-consommation en phase de démarrage, régulation et récupération de chaleur sur les fumées qui pourraient être plus efficaces. Les performances relevées sur banc d’essai sont en-deça de celles annoncées par le fabricant. Depuis la réalisation de la caractérisation du système, celui-ci a apporté plusieurs améliorations à sa machine, mais pour une application sur un bâtiment réel, il conviendra de
s’assurer de la fiabilité et des performances du système à partir d’un retour d’expérience probant ou d’une expertise indépendante.
Sur un logement à très faibles besoins énergétiques, les infiltrations d’air sont fortement réduites. Il conviendra donc de veiller à installer le nombre et le type de diffuseurs Ubio® adapté aux débits de
renouvellement d’air nécessaires à chaque pièce. Le système Ubio® développé peut facilement être associé à un dispositif de préchauffage, tel qu’un récupérateur de chaleur sur air vicié ou un puits climatique.
8.2 Recommandations concernant le confort thermique
Dans le domaine du confort thermique, un certain nombre de précautions sont à prendre lors de la conception puis du suivi d’un bâtiment réel. Les principales sont les suivantes :
En hiver, dans le cas du chauffage aéraulique, les deux variables physiques significatives pour l’air
sont la température et la vitesse. La vitesse de l’air introduit dans un local, conjuguée à sa température initiale pour former un « jet d’air » plus ou moins chaud ou froid, peut conduire à différentes situations dans la zone d’occupation du local, et influencer le confort et la qualité de l’air.
Il faut noter qu’en dehors de la modification des échanges convectifs, qui ont un effet direct sur le bilan thermique de l’homme, ces deux variables ont d’autres effets plus ou moins bien connus :
La température de l’air a un effet important sur le jugement thermique, car cet air est inspiré, et les muqueuses des voies respiratoires sont particulièrement sensibles à sa température, ce qui peut influencer notablement la perception générale. Certaines relations permettant de calculer la sensation en tiennent compte directement.
La vitesse d’air a un effet direct sur le jugement thermique. En particulier, au niveau du visage, pour des raisons purement mécaniques, l’homme peut percevoir des variations de vitesse assez faibles et surtout la turbulence. Il peut également être influencé par la direction du mouvement de l’air (par exemple une même vitesse d’air est mieux perçue si elle vient de face plutôt que de dos). Le système de diffusion d’air Ubio®, développé dans le cadre de ce projet, peut être optimisé pour un confort hygrothermique maximal. Pour cela, il est nécessaire de prendre soin du bon dimensionnement et de la position des diffuseurs de soufflage dans la pièce pour éviter tout risque de gêne lié à des vitesses d’air excessives. La présence de l’échangeur statique diminue le risque de gêne parce que la puissance requise est alors peu élevée et l’air est soufflé à une température voisine de l’ambiance.
En été, si le système de distribution d’air est également utilisé en été en climatisation ou
rafraîchissement, en plus de la température et de la vitesse, il faut également contrôler le taux d’humidité qui joue alors un rôle important en été sur les pertes de chaleur par évaporation. D’autre part, la diffusion d’air froid est la plus délicate à traiter.
Enfin, il ne faut pas négliger, en froid ou en chaud, la notion d’efficacité de ventilation, autrement dit la qualité du renouvellement d’air de la pièce, qui dépend notamment de l’implantation et des caractéristiques des entrées et sorties d’air (cf. figure ci-dessous).
Dans le principe Ubio®, la position des diffuseurs préconisée est l’installation au-dessus de la porte
d’entrée de la pièce. Les simulations d’écoulement d’air ont permis de montrer qu’il n’y avait alors aucune gêne dans la zone d’occupation.
Dans un bâtiment bioclimatique, il est largement préférable que le système de ventilation aide la ventilation naturelle plutôt qu’il ne s’y substitue, c'est-à-dire qu’il faut laisser la possibilité aux occupants d’agir sur un certain nombre d’autres éléments : ouverture des fenêtres, mise en marche d’un brasseur d’air, etc. On peut ainsi évaluer les conditions thermiques avec la température de confort donnée par la démarche adaptative dans le cas de bâtiments non climatisés.
149/161