Concevoir la technique de refroidissement passif choisie

La technique de refroidissement passif choisie et le réglage correspondant sont conçus de manière à répondre aux exigences de performances. Le présent chapitre décrit de manière détaillée les différentes techniques. Le réglage est décrit dans le dernier chapitre consacré à chaque technique.

Free-cooling et ventilation nocturne

Pour réaliser le free-cooling ou la ventilation nocturne, il convient de s'assurer que tout local destiné à être occupé pendant un temps relativement long (pièces de séjour et chambres à coucher, cuisines, bureaux, salles de réunion, etc.) fait partie d'un trajet de ventilation intensive. Il s'agit d'un trajet que l'air extérieur plus froid doit pouvoir suivre facilement à travers le bâtiment. L'ensemble du trajet de ventilation intensive (ou son concept) est de préférence tracé dès l'esquisse. Cela concerne le choix du principe (naturel, mécanique, hybride) et des éléments correspondants qui permettent d'obtenir un trajet de ventilation harmonieux, fluide et présentant une perte de charge faible (éléments ouvrants, ouvertures de transfert, conduits verticaux). Une perte de charge faible signifie que l'air rencontre peu de résistance sur son trajet. Plus la perte de charge est élevée, plus la consommation du ventilateur augmente (en d'autres termes, plus il est difficile pour le vent et la différence de température de déplacer l'air sur le trajet). De plus amples informations concernant la perte de charge sont disponibles dans le dossier Concevoir un système de ventilation énergétiquement efficace .

Pourquoi un trajet comportant peu de pression est-il si important ?

L'EER de la ventilation nocturne peut être vu comme la puissance pouvant être refroidie divisée par la consommation du ventilateur. La consommation énergétique du ventilateur dépend en grande partie de la résistance rencontrée par l'air de ventilation. La formule de calcul de la consommation du ventilateur est la suivante :

P [W] = Q [m³/s] * ∆P [Pa] / n [-]

La consommation due à la puissance absorbée du ventilateur = le débit d'air * la perte de charge sur le trajet de ventilation / le rendement du ventilateur

Une augmentation de la perte de charge entraîne donc une augmentation identique de la puissance absorbée par le ventilateur

Pourquoi un trajet spécifique (distinct) pour la ventilation nocturne est-il si important ?

La formule suivante s'ajoute à la précédente :

P 1 / P 2 = +/- (Q 1 / Q 2)^3

Cette formule signifie qu'au sein d'une même installation, une augmentation du débit entraîne une augmentation plus ou moins identique de la puissance absorbée par le ventilateur au cube. (Le débit a en effet un impact de puissance 3 environ sur la puissance absorbée du ventilateur.) Une augmentation du débit de 5 000 m³/h à 15 000 m³/h entraîne donc approximativement une augmentation de la consommation du ventilateur d'1,5 kW à 40,5 kW. La formule ci-dessus se base sur la formule d'un rapport du second degré entre la perte de charge (∆P) et le débit.

∆P 1 / ∆P 2 = +/- (Q 1 / Q 2)^2C'est la raison pour laquelle il convient de prévoir pour la ventilation nocturne un trajet conçu spécifiquement pour des débits élevés. Si l'on déroge à ce qui précède (par exemple en utilisant le conduit et le groupe de ventilation destinés à la ventilation hygiénique pour la ventilation nocturne), il convient toujours de vérifier les conséquences sur la consommation du ventilateur.

Ces éléments sont décrits à l'aide d'exemples ci-dessous et dans la suite du document.

Comment un trajet de ventilation spécifique et comportant peu de pression se présente-t-il ?

Nous mettons donc au point pour la ventilation nocturne un trajet de ventilation spécifique (a) adapté aux débits élevés pour la ventilation nocturne et (b) présentant une perte de charge inférieure à celle d'un trajet de ventilation normal. Un trajet de ventilation hygiénique et un trajet de ventilation nocturne sont comparés ci-dessous.

La colonne de gauche présente un trajet de ventilation hygiénique. L'air est puisé par le groupe de ventilation, acheminé jusqu'aux locaux via des conduits et insufflé dans les conduits via des grilles d'amenée. L'air est extrait des locaux via des grilles d'évacuation, acheminé jusqu'au groupe de ventilation via des conduits, pulsé à travers l'échangeur de chaleur et évacué vers l'extérieur. La perte de charge totale d'un trajet de ventilation de ce type est de l'ordre de 1 000 Pa (dimensionnement comportant très peu de pression).

La colonne de droite présente un trajet de ventilation nocturne. L'air entre dans les locaux via des fenêtres ouvrantes. Il est évacué via de grandes grilles de transfert vers le couloir et la cage d'escalier. L'air est extrait du couloir et de la cage d'escalier par un ventilateur d'extraction. La perte de charge totale d'un trajet de ventilation de ce type est de l'ordre de 200 Pa.

Indication de l'ordre de grandeur des différences entre un trajet de ventilation hygiénique et un trajet de ventilation nocturne

* Il s'agit en réalité d'une valeur fictive obtenue en plaçant dans le réseau de conduits existant pour la ventilation hygiénique un ventilateur qui permet de surmonter une perte de charge (∆P) très élevée. La perte de charge est très élevée parce qu'un débit très élevé est envoyé dans un réseau de conduits étroits pour ce débit. La puissance absorbée du ventilateur est par conséquent extrêmement élevée. Un ventilateur présentant une telle puissance absorbée absorberait par ailleurs pour la ventilation hygiénique une puissance supérieure à la valeur initiale de 1 894 W. Ceci est dû au fait que le ventilateur ne peut généralement assurer une baisse de régime que jusqu'à un maximum de 40 % du débit et que lors de la baisse du régime du ventilateur, la puissance absorbée baisse en réalité moins qu'à la puissance trois. Cette valeur est en outre fictive parce que le système ne sera en réalité jamais mis en œuvre de la sorte.

** Pour une augmentation du débit à 15 000 m³/h, on adapte normalement aussi le réseau de conduits et les autres composants du trajet de ventilation. Les ventilateurs ont en effet un débit maximum à fournir et une perte de charge maximale à surmonter. Les modifications nécessaires du groupe de ventilation et du réseau de conduits ont des répercussions sur le prix et sur l'espace nécessaire dans le local technique et le reste du bâtiment (par exemple pour l'espace destiné aux conduits sous le plafond).

En résumé, le concepteur fondera toujours son choix sur les éléments suivants :

• le coût de l'équipement des éléments supplémentaires nécessaires au free-cooling et à la ventilation nocturne intensive et
• les économies d'énergie considérables rendues possibles par le free-cooling et la ventilation nocturne intensive.
  • Le confort ou un réflexe naturel de recours à des techniques passives peuvent toutefois également amener à des éléments supplémentaires suffisants en faveur du free-cooling et/ou de la ventilation nocturne.
  • Dans le meilleur des cas (cas recommandé), aucun ventilateur n'est même nécessaire pour réaliser la ventilation nocturne intensive, ou le ventilateur ne fonctionne que lorsque les forces naturelles (vent et température) sont insuffisantes.

Compte tenu de la perte de charge, certains composants peuvent être utilisés pour la ventilation hygiénique et la ventilation nocturne (par exemple, les grilles de transfert).

Les trois questions ci-dessus sont décrites de manière détaillée et illustrées par des exemples dans la suite de ce document. Les thèmes suivants sont traités successivement :

• Les possibilités générales : mécanique, naturel et hybride et leur impact énergétique illustré par des exemples
• La place du trajet dans le bâtiment
• Le dimensionnement des différents composants du trajet

Possibilités générales de la ventilation nocturne et du free-cooling (concepts possibles)

Différentes techniques de free-cooling sont esquissées ci-dessous :

• À gauche – entièrement mécanique : l'arrivée et l'évacuation de l'air sont assurées par un ventilateur, qu'il s'agisse ou non du même système que pour la ventilation hygiénique.
• Au centre – entièrement naturelle, sans ventilateurs. Par ordre croissant d'efficacité : ventilation unilatérale (par pièce), ventilation transversale (par étage) et utilisation de l'effet cheminée à l'aide du tirage thermique (évacuation par la toiture ou le dernier étage). On essaiera de prévoir les ouvertures de ventilation dans des façades opposées, principalement des façades sud-ouest et nord-ouest, afin de tirer parti de la pression du vent. On essaiera pour cela de prévoir des conduits d'évacuation de l'air verticaux (effet cheminée) de préférence par niveau, en particulier pour les niveaux les plus élevés. Les atriums ou les cages d'escalier surmontés d'une verrière ou les autres endroits où les fenêtres peuvent être ouvertes au dernier étage peuvent également générer un bon effet cheminée.
• À droite – forme intermédiaire : évacuation mécanique et amenée naturelle, ou inversement. Cette forme est parfois appelée « hybride ».
  • Le terme « hybride » est toutefois plutôt utilisé pour désigner les systèmes qui passent de la ventilation naturelle à la ventilation mécanique, ou inversement, en fonction des conditions extérieures et intérieures. Les formes mécanique, naturelle et hybride de free-cooling et de ventilation nocturne sont expliquées de manière plus détaillée ci-dessous. Sur la base de la consommation d'énergie, la forme naturelle et/ou hybride prime toujours. Elle doit toujours être évaluée en fonction des possibilités, de la charge frigorifique, etc.

Aperçu des différentes possibilités d'organisation du free-cooling

Free cooling et ventilation nocturne par ventilation mécanique

Comme le montre l'exemple présenté plus haut, lorsque la ventilation mécanique est utilisée pour le refroidissement nocturne, il convient de conserver une pression aussi faible que possible pour le trajet (voir plus bas). Pour l'expliquer de manière plus détaillée, penchons-nous à nouveau sur la question suivante (voir aussi l'exemple ci-dessus) :

Est-il intéressant de faire fonctionner le système de ventilation hygiénique mécanique pendant la nuit pour refroidir le bâtiment en dehors des heures d'occupation ? Il s'agit d'une question que se posent de nombreux exploitants de bâtiments.

Pour apporter un premier élément de réponse, il convient de comparer le débit de la ventilation hygiénique du bâtiment au débit nécessaire à une ventilation nocturne performante : le besoin d'air neuf qui permet de garantir le confort respiratoire correspond souvent à un renouvellement de l'air légèrement inférieur à 1 vol/h (pour environ 36 m³/h/personne), tandis qu'une ventilation nocturne efficace pour assurer un refroidissement passif et le confort d'été nécessite un débit d'air d'au moins 4 vol/h.

L'utilisation du système de ventilation hygiénique pour pulser de l'air frais extérieur pendant la nuit ne peut donc être considérée que comme une mesure de rafraîchissement, et non comme un véritable mode de refroidissement, pour lequel le débit doit être amplifié dans une mesure trop importante. Le système n'est pas prévu pour y parvenir.

Le deuxième élément de la réponse réside dans le bilan de consommation des ventilateurs. On peut constater que le bilan énergétique d'une utilisation nocturne de la ventilation mécanique n'est pas particulièrement positif (voir l'exemple chiffré du cas n° 1). En effet, compte tenu de la faible capacité calorifique de l'air (par rapport à l'eau par exemple), il est possible que la consommation électrique des ventilateurs soit telle qu'il est préférable de faire fonctionner pendant la journée une climatisation classique plutôt que d'opter pour la ventilation mécanique pendant la nuit. Cela dépend des pertes de charge du réseau de ventilation et de la température extérieure, qui détermine la mesure dans laquelle le refroidissement peut être assuré par la ventilation nocturne. En règle générale, la différence entre la température extérieure et la température intérieure doit être supérieure à 8 °C pour que le bilan soit positif.

Le fait d'utiliser uniquement l'extraction ou uniquement la pulsion du système de ventilation mécanique, en le complétant par des ouvertures d'amenée ou d'extraction naturelle de l'air, pourrait donc constituer une solution alternative.

Exemple chiffré

Hypothèses :

• Un bâtiment de 3 000 m², utilisé par 200 personnes, avec un débit d'air hygiénique de 7 200 m³/h ou un renouvellement d'air de 0,86 vol/h (compte tenu d'une hauteur libre de 2,8 mètres) ;
• Un EER (COP de production frigorifique) de 3,2 ;
• Une puissance des ventilateurs de 0,8 W/m³ d'air déplacé/h ;
• La ventilation hygiénique est inactive la nuit.

Dans l'exemple qui suit, nous comparons la consommation d'électricité générée par une ventilation mécanique fonctionnant pendant la nuit pour la ventilation nocturne ou un groupe frigorifique alimentant un réseau d'eau glacée. Cette comparaison est effectuée pour une quantité d'énergie frigorifique fournie identique (égale à l'énergie fournie par de l'air pulsé au débit hygiénique à une température inférieure de 8 °C à la température intérieure). En d'autres termes, le confort est identique dans les deux approches, mais il est insuffisant pour parler d'un véritable refroidissement.

L'électricité consommée par les ventilateurs pour assurer le débit hygiénique de jour n'est pas prise en compte dans les résultats qui suivent. Les débits de ventilation étudiés ici sont uniquement ceux qui sont demandés par la ventilation nocturne.

Comparaison de la consommation d'électricité d'un groupe frigorifique classique et d'une ventilation nocturne avec débit de 0,86 vol/h via le réseau de conduits de la ventilation hygiénique

Source : Matriciel

• Cas n° 1 : le débit d'air fourni pour la ventilation nocturne correspond au débit d'air hygiénique, soit 0,86 vol/h.
• Cas n° 2  : le débit d'air fourni est amplifié jusqu'à 4 vol/h pour un refroidissement complet.

Cas n° 2 A : le réseau de ventilation est dimensionné pour 4 vol/h. Les pertes de charge sont telles que la puissance des ventilateurs s'élève à 0,8 W/m³ déplacé. Pendant la journée, les pertes de charge dans le réseau de ventilation sont très faibles parce que les sections des gaines de ventilation sont 4 fois plus grandes que la section généralement exigée pour le débit de la ventilation hygiénique. L'économie de consommation électrique des ventilateurs peut être estimée à ± 4³, soit 64 fois moins pendant la journée !

Comparaison de la consommation d'électricité d'un groupe frigorifique classique et d'une ventilation nocturne avec débit de 4,0 vol/h via un réseau dimensionné pour 4,0 vol/h

Source : Matriciel

Cas n° 2 B : le réseau de ventilation est dimensionné pour 0,86 vol/h. Les pertes de charge sont nettement plus importantes et la consommation d'électricité supplémentaire des ventilateurs peut être estimée à ± 4³, soit 64 fois plus pendant la nuit ! Attention : cette valeur est une valeur fictive, voir l'exemple d'introduction du Tableau 10.

Comparaison de la consommation d'électricité d'un groupe frigorifique classique et d'une ventilation nocturne avec débit de 4,0 vol/h via un réseau dimensionné pour 0,86 vol/h

Source : Matriciel

Conclusion : si la ventilation nocturne est conçue via le réseau destiné à la ventilation hygiénique, la consommation n'est réduite que si le réseau est prévu pour le débit de ventilation supérieur. La consommation du ventilateur reste toutefois élevée, même dans ce cas. Un système séparé de ventilation nocturne avec une perte de charge très faible est privilégié.

Free cooling et ventilation nocturne par ventilation naturelle

La ventilation naturelle peut être mise en place de trois manières :

• ventilation unilatérale sur une seule façade,
• ventilation transversale d'une façade à l'autre (cf. Figure 21, à gauche)
• ventilation sur la base de l'effet cheminée, de la façade à la toiture (cf. Figure 21, à droite).

Dans les cas 1 et 3, le mouvement de l'air est généré par la différence entre la température intérieure et la température extérieure, tandis que dans le cas de la ventilation transversale, c'est la pression du vent sur le bâtiment qui assure la force motrice.

Deux exemples de ventilation intensive dans des bureaux ; via des ouvertures placées dans des façades opposées, grâce à la pression du vent ou au moyen de conduits verticaux.

De plus amples informations concernant la ventilation naturelle grâce aux forces motrices du vent et de l'effet cheminée sont disponibles dans le cadre ci-dessous et dans le dossier Concevoir un système de ventilation énergétiquement efficace . Quelques exemples des différents types de systèmes de free-cooling et de ventilation nocturne sont présentés sous le cadre.

Le vent : pour que la pression du vent puisse être utilisée, le bâtiment doit se trouver sur un terrain dégagé et des ouvertures doivent être présentes dans deux façades opposées. En ville, cette méthode peut également être appliquée. Cependant, compte tenu de la multitude de bâtiments voisins, la direction du vent qui balaiera principalement le bâtiment est plus difficile à prévoir. Dans nos régions, le courant principal provient du sud-ouest et le courant secondaire le plus important provient du nord-est. C'est dès lors face à ces deux directions que les ouvertures seront placées de préférence pour l'application du free-cooling (fenêtres ou grilles). Concrètement : si le bâtiment est exposé au vent, on peut donc essayer de placer les ouvertures du bâtiment sur les façades opposées, idéalement au sud-ouest et au nord-est, ce qui permet de prévoir un passage d'air « libre » entre les locaux. Étant donné que les vitesses du vent pendant la période chaude ne peuvent pas être estimées, au contraire des températures, la ventilation transversale offre moins de certitude quant à l'existence d'un débit de ventilation suffisant.

Régime des vents en Belgique

L'effet cheminée : l'effet cheminée désigne le mouvement ascensionnel de l'air intérieur dans un bâtiment ou un conduit, dû au fait que cet air est plus chaud, et donc plus léger, que l'air extérieur. Ce mouvement induit une amenée d'air frais dans le bas du bâtiment ou du conduit et une sortie de l'air chaud par le haut, vers l'extérieur. Ce déplacement d'air est plus important lorsque la différence entre la température intérieure et la température extérieure augmente (il fonctionne donc principalement en hiver et/ou la nuit) et lorsque la différence de hauteur entre les ouvertures d'amenée et d'évacuation de l'air est supérieure (cf. dimensionnement). Un effet cheminée peut exister à l'échelle d'une seule fenêtre, d'une façade ou d'un bâtiment tout entier. Dans le cas d'une cheminée, la force motrice du vent s'ajoute à celle de la différence de température (courant d'air vers l'extérieur du bâtiment). Voir aussi le dossier Concevoir un système de ventilation énergétiquement efficace .

Dans certains cas, l'effet du vent et l'effet cheminée peuvent se renforcer mutuellement, par exemple si les ouvertures dans la façade se trouvent du côté d'où vient le vent. En outre, le vent aspirera généralement (par un effet d'aspiration) de l'air supplémentaire à travers le conduit vertical. Si les ouvertures dans la façade ne se trouvent pas dans la direction du vent, le vent aura tendance à aspirer plutôt l'air du bâtiment à partir des fenêtres et à faire obstacle à l'effet cheminée.

Exemples de concepts possibles (les composants sont abordés plus bas)

Ventilation unilatérale

Rue Beeckman

Dans cet exemple, le choix s'est porté sur l'effet cheminée au niveau des fenêtres. Il s'agit du système le plus simple : il ne nécessite aucune cheminée verticale et aucune ouverture intérieure pour le passage de l'air. Chaque bureau est simplement séparé de la circulation publique dans le bâtiment et chaque utilisateur est responsable de son environnement. Le système exige toutefois des ouvertures nettement plus grandes (et surtout hautes) pour pouvoir garantir un effet cheminée. Les ouvertures de la façade sont également des fenêtres pourvues d'une grille.

Free-cooling ou ventilation dans lesquels l'amenée et l'évacuation sont situées dans la même ouverture (l'amenée d'air a lieu dans le bas de l'ouverture, l'évacuation de l'air dans le haut)

Source : Service de l'Urbanisme de la commune d'Uccle

Pour en savoir plus au sujet du projet de la rue Beeckman, voir la fiche du PROJET BÂTIMENTS EXEMPLAIRES n° 025 (2007).

Ventilation transversale

Cameleon

La ventilation transversale est peu utilisée sur les sites protégés, nombreux dans la Région de Bruxelles. Même s'il n'était pas prévu initialement, ce principe de ventilation est utilisé dans certaines circonstances dans le cadre du projet Cameleon. En cas d'orage par exemple, les gestionnaires laissent le toit fermé et utilisent uniquement les ouvertures de la façade pour ventiler le bâtiment de jour et de nuit. Les deux exemples ci-dessous illustrent le free-cooling ou la ventilation nocturne via la façade uniquement :

1. ventilation transversale avec le vent comme force motrice

2. ventilation via la façade avec la différence de température comme force motrice (il ne s'agit pas de ventilation transversale mais d'un effet cheminée au niveau de la façade)

Magasin Cameleon, mouvements de l'air lorsque le toit est fermé et les façades ouvertes

source : Matriciel

1. Mouvement d'air induit par une différence de pression entre deux façades 2. Mouvement d'air induit par la différence de température entre l'air intérieur et l'air extérieur

Ventilation basée sur l'effet cheminée

Cameleon

Lorsqu'un besoin de refroidissement apparaît dans le bâtiment, un tirage naturel important est créé entre les fenêtres motorisées réparties tout autour du bâtiment et 12 grandes ouvertures dans la toiture de l'atrium.

Grilles ouvrantes pour l'amenée d'air (gauche) et volets en hauteur pour l'évacuation de l'air (droite)

Source : Matriciel et AWAA

Pour en savoir plus au sujet du projet Cameleon, voir la fiche du PROJET BÂTIMENTS EXEMPLAIRES n° 025 (2007).

CPAS Rue Vanpé

À Forest, les anciennes grilles de ventilation des balustrades de la façade classée sont utilisées comme des ouvertures de ventilation nocturne. Elles sont pourvues à cet effet de menuiseries ouvrantes. L'évacuation de l'air est réalisée naturellement en toiture via les exutoires des cages d'escalier. Le déplacement de l'air se fait par les portes des bureaux.

Trajet de ventilation schématique pour la ventilation nocturne (entrée par la façade, passage vers le couloir et évacuation via les cages d'escalier)

Source : bureau d'architectes A2M

Pour en savoir plus au sujet du projet du CPAS de la rue Vanpé, voir la fiche du PROJET BÂTIMENTS EXEMPLAIRES n°  025 (2007).

Remarque  : est-il possible de baser la ventilation hygiénique sur la ventilation naturelle ?

Puisqu'il s'avère peu intéressant de réaliser une ventilation nocturne avec le système mécanique de la ventilation hygiénique, on peut se poser la question inverse : serait-il possible d'utiliser le système naturel de la ventilation nocturne pour organiser la ventilation hygiénique en journée ? Cela permettrait de ne plus avoir besoin de deux systèmes et de réduire l'investissement.

Voir aussi le dossier Concevoir un système de ventilation énergétiquement efficace .

Exemple : Cameleon

Dans les deux grands espaces de vente (8 000 m²), les fenêtres motorisées de la façade et les ventaux en toiture assurent à la fois le confort respiratoire lorsque le magasin est ouvert et le confort thermique par la ventilation nocturne mais aussi le free-cooling pendant la journée lorsque la température extérieure s'y prête.

Malheureusement, on perd le contrôle précis du débit d'air frais et la récupération de chaleur dans l'air extrait, propres à la ventilation mécanique à double flux.

Cela permet par contre de réaliser une économie de consommation des ventilateurs (une puissance électrique d'environ 25 kW) et de faire baisser drastiquement le coût d'investissement. Dans le cas présent, la perte d'énergie primaire imputable à un système naturel unique a été réduite au minimum grâce à une commande des ouvertures, non seulement en fonction des températures (pour le free-cooling) mais aussi en fonction de l'occupation, grâce à une mesure du CO2 ambiant (pour la ventilation hygiénique). La perte énergétique résiduelle (d'environ 9 kWh d'énergie primaire/m²/an et 0,4 €/m²/an) est ainsi devenue très faible par rapport à l'économie réalisée dans le coût d'investissement. Cette économie permet de libérer des moyens qui peuvent être investis dans un autre poste énergétique plus rentable.

Cette solution de gestion des ouvertures de ventilation naturelle basée sur des capteurs de CO2 convient ainsi parfaitement à la gestion de grands espaces dans lesquels les occupants sont en mouvement. Elle est plus difficile à mettre en œuvre dans des environnements de bureaux, où les cloisons entravent une gestion globale et où le travail assis pose des exigences supplémentaires en matière de température et de vitesse des courants d'air. Il s'agit toutefois d'une solution réalisable.

Dans le cadre de la réglementation PEB actuelle, des exigences plus strictes s'appliquent cependant aux systèmes de ventilation naturelle et il n'est pas possible de choisir n'importe quel système. Dans le cadre de la réglementation PEB, l'amenée d'air doit être mécanique ou, si elle est naturelle, les ouvertures doivent présenter un certain nombre de positions intermédiaires et les débits atteints par les ouvertures d'amenée naturelle doivent être certifiés. Cette dernière disposition ne s'applique pas aux ouvertures de fenêtres. Les certificats requis ne peuvent être présentés pour des grilles d'arrivée d'air spécifiques que si les fenêtres à réglage fin sont certifiées. C'est la raison pour laquelle l'ouverture des fenêtres ne peut pas être considérée comme un système unique de ventilation naturelle. Il s'agit d'un système complémentaire qui s'ajoute à l'amenée d'air de ventilation hygiénique approuvée par la réglementation PEB.

Les fenêtres peuvent donc bien être utilisées pour assurer une ventilation hygiénique (une solution qui peut par exemple être certainement indiquée lorsqu'il fait suffisamment chaud dehors, voir plus bas). Le bâtiment doit cependant comporter un système conforme à la réglementation. Ce système ne doit toutefois pas être utilisé en permanence. Il est possible d'installer par exemple un système D et de passer à la ventilation naturelle à la mi-saison et en été. Dans ce cas, il est toutefois conseillé de laisser fonctionner le groupe de ventilation à débit minimal ou de le mettre en marche régulièrement. Il n'est pas conseillé de désactiver un système D pour une longue période, notamment en raison du risque d'accumulation de poussière dans les conduits.

Free-cooling et ventilation nocturne par ventilation hybride

Une ventilation hybride combine la ventilation « naturelle » et la ventilation « mécanique ». Il peut s'agir par exemple d'une ventilation naturelle via les fenêtres (avec réglage fin des degrés d'ouverture) et les ouvertures de toiture, complétée par un extracteur de toiture si une ventilation naturelle insuffisante est prévue. Dans le pire des cas, l'extracteur de toiture n'est alors activé que s'il apparaît que la baisse de température dans le bâtiment est insuffisante au cours des premières heures de la nuit. Ces extracteurs de toiture sont de préférence des ventilateurs à faible consommation distincts de la ventilation hygiénique, comme les extracteurs de toiture intégrés aux tourelles de toiture.

Exemple pratique : Cameleon

Il s'agit de l'option choisie pour le refroidissement des bureaux du magasin Cameleon : les ouvertures de façade sont des fenêtres ouvrantes.

Le tirage est assuré par les deux tourelles de toiture qui débouchent dans le couloir central. L'activation des tourelles est régie par un thermostat et gérée par la GTC (gestion technique centralisée).

Le débit des tourelles s'élève à 11 200 m³/h pour un renouvellement de l'air des bureaux de plus de 4 vol/h.

Exemple chiffré

Reprenons l'exemple chiffré précédent et comparons la consommation d'un free-cooling purement mécanique, d'un free-cooling hybride utilisant soit l'extraction mécanique, soit la pulsion mécanique du système de ventilation hygiénique et la consommation d'une climatisation conventionnelle.

• Cas n° 1 : le débit d'air fourni correspond au débit d'air hygiénique, soit 0,86 vol/h.

Comparaison de la consommation d'électricité d'un groupe frigorifique classique et de différentes formes de ventilation nocturne limitée

Source : Matriciel

Remarque :

En mode hybride, l'extraction mécanique est plus intéressante que la pulsion car la consommation des ventilateurs est souvent inférieure. Cela est dû au fait que les pertes de charge sur le réseau sont plus importantes (à cause du passage de l'air dans les batteries de traitement de l'air, du plus grand nombre de filtres, du réseau généralement plus long, etc.).

Notons également que dans le cas de la pulsion mécanique, il faut tenir compte du fait que l'air pulsé aura une température supérieure d'1 °C à celle de l'air extérieur parce qu'il traverse le groupe de ventilation.

La pulsion mécanique est toutefois utile lorsque le bon trajet de l'air n'est pas établi avec certitude. Le réseau de pulsion permet généralement d'assurer un refroidissement correct de tous les espaces :

Dans l'exemple de ventilation hybride ci-dessus, la ventilation mécanique ne permet pas d'obtenir une ventilation adéquate de l'espace situé à droite. La pulsion mécanique permet au contraire d'assurer le refroidissement correct de tout l'espace grâce à l'air frais.

• Cas n° 2 : le débit d'air fourni est amplifié jusqu'à 4 vol/h pour assurer un réel refroidissement.

Comparaison de la consommation d'électricité d'un groupe frigorifique classique et de différentes formes de ventilation nocturne avec un débit de 4 vol/h

Source : Matriciel

Conclusion : une ventilation nocturne pour laquelle un trajet de ventilation séparé se caractérise par une pression très faible consomme beaucoup moins d'énergie qu'une ventilation nocturne via le groupe de ventilation. La présence ou non d'un ventilateur auxiliaire dans ce trajet ne sera pas un facteur déterminant. Compte tenu de la faible perte de charge, ce ventilateur ne sera pas un grand consommateur. Il est naturellement toujours conseillé d'éviter les postes de consommation qui peuvent l'être.

Remarque  : est-il possible de baser la ventilation hygiénique sur la ventilation hybride ?

Indépendamment du concept du free-cooling, le concept de la ventilation hybride peut être appliqué à la ventilation hygiénique par la mise en place de la ventilation mécanique ou naturelle, en fonction de la saison :

• L'objectif est de profiter pendant la saison de chauffe d'une gestion précise du débit de la ventilation hygiénique et de la récupération de chaleur dans l'air extrait, et simultanément de réduire la consommation annuelle d'électricité des ventilateurs. Pendant la saison de chauffe, la ventilation mécanique à double flux est ainsi en activité (pendant les heures d'occupation).
• Dès la mi-saison, lorsque les besoins de chauffage disparaissent, il n'y a plus lieu de récupérer la chaleur dans l'air vicié. Le système de ventilation mécanique peut donc être désactivé. Les occupants deviennent ainsi maîtres de leur ventilation puisqu'ils peuvent ouvrir les fenêtres manuellement ou utiliser les ouvertures pour le free-cooling.
  • La remarque concernant l'impossibilité d'utiliser les fenêtres ouvrantes comme ouvertures d'amenée dans le cadre de la réglementation PEB s'applique ici également (voir « est-il possible de baser la ventilation hygiénique sur la ventilation naturelle ? »).
  • Dans les grands bâtiments, cette solution exige une gestion et un suivi réfléchis, mais elle est assurément réalisable et offre des économies d'énergie.

Voir aussi le dossier Concevoir un système de ventilation énergétiquement efficace .

• Exemple : Cameleon

Dans le couloir de la zone de bureaux, trois voyants ont été placés. Leur commande est gérée par la GTC (gestion technique centrale) :

Lorsque la température extérieure est inférieure à 14 °C (réglable) ou supérieure à 25 °C (réglable), le système de ventilation mécanique avec récupération de chaleur fonctionne. Les occupants sont informés qu'ils ne doivent pas ouvrir leur fenêtre. Leur confort respiratoire est assuré par le système centralisé.

Lorsque la température extérieure en journée est comprise entre 14 °C et 25 °C pendant plusieurs jours (pour refléter suffisamment le changement de saison), le système de ventilation mécanique est automatiquement arrêté. Les occupants sont alors invités à aérer les bureaux à l'aide des ouvertures de ventilation naturelle.

L'ouverture et la fermeture des fenêtres (ouvertures de ventilation) peuvent également être entièrement automatisées.

En été, lorsque la température intérieure augmente et que les conditions atmosphériques à l'extérieur sont favorables, le troisième voyant signale aux occupants que les conditions du free-cooling sont remplies.

Les ventilateurs d'extraction de la toiture sont mis en marche pendant la nuit et chaque occupant peut ouvrir sa fenêtre sécurisée ainsi que les ouvertures de transfert, afin de garantir son confort thermique le jour suivant.

Voyants signalant le mode de ventilation actif dans les bureaux

(source : Cameleon)

Pour une année climatique moyenne, on peut estimer que le ventilateur peut rester à l'arrêt 1 000 h/an, ce qui représente une économie de 2 200 kWh/an de la consommation d'électricité.

Les trois systèmes de base du free-cooling et de la ventilation nocturne sont décrits ci-dessus, avec toutes leurs variantes. Le concepteur peut se baser sur ces informations pour choisir une technique et tracer un trajet indicatif dans son bâtiment (exemple : fenêtres ouvrantes, grilles au-dessus des portes, conduits centraux avec grilles dans le couloir et extracteurs en toiture). Nous allons à présent nous pencher sur l'emplacement du trajet dans le bâtiment et sur le dimensionnement des composants.

Emplacement du trajet de ventilation dans le bâtiment

Une fois la technique choisie, il convient de créer un trajet présentant une perte de charge aussi faible que possible. Cela s'applique aussi bien au free-cooling et à la ventilation nocturne mécaniques, que naturelles ou hybrides. Dans le chapitre suivant, plusieurs formules physiques sont citées, avec les dimensions d'ouverture qui en découlent. Dans la présente section, nous étudions les endroits à privilégier pour le placement des ouvertures et des conduits.

Emplacement du trajet de ventilation pour le free-cooling et la ventilation nocturne par ventilation mécanique

Pour limiter au maximum la perte de charge, il convient de restreindre autant que possible le réseau de conduits ou de le contourner localement. Pour ce faire, il existe différentes possibilités :

• Utiliser le couloir (qui devient un « conduit ») comme une partie du trajet de ventilation
• Éviter des longueurs de conduits en utilisant des ouvertures pour le passage de l'air
• Désactiver complètement la pulsion en la remplaçant par des fenêtres ouvrantes (il ne reste alors plus que la consommation électrique du ventilateur d'extraction)
• Ne pas utiliser le groupe de ventilation en plaçant un extracteur séparé (avec une faible accumulation de pression interne)

Emplacement du trajet de ventilation pour le free-cooling et la ventilation nocturne par ventilation naturelle et hybride

L'organisation d'un free-cooling basé sur une ventilation intensive naturelle ou hybride a une incidence importante sur l'architecture à plusieurs égards.

Tout d'abord, des éléments ouvrants doivent être intégrés à la façade. Ces ouvertures dans la façade peuvent être des fenêtres (en position oscillante ou pivotante) ou des ouvertures de façade ou des volets prévus spécifiquement à cet effet. Dans tous les cas, chaque pièce devra disposer d'une ouverture. Il est recommandé de répartir les parties ouvrantes de manière homogène sur l'ensemble de la façade. Si un local est situé entre plusieurs façades, on en profitera (indépendamment du trajet choisi) pour placer des ouvertures dans les différentes façades.

Les ouvertures de transfert constituent un élément particulier. Elles assurent le passage aisé (pression faible) de l'air entre les locaux, dans lesquels il entre par les fenêtres, et les conduits d'extraction. La solution la plus simple consiste à laisser les portes intérieures ouvertes pendant la nuit. Cette solution est cependant souvent problématique, notamment dans les bâtiments publics ou lorsque l'on souhaite profiter du système en journée (si la température extérieure ne dépasse pas la température intérieure). On peut y remédier en plaçant de petites fenêtres ouvrantes directement dans les parois intérieures ou dans les portes.

Si l'extraction est assurée via des conduits verticaux, des cheminées d'extraction sont souvent installées. On préfèrera les placer par niveau. En effet, le fait de rassembler les ouvertures de plusieurs niveaux dans la même extraction verticale présente un risque de formation de mouvements d'air indésirables, ce qui peut faire baisser l'efficacité.

Il est important de prévoir ces trajets de free-cooling le plus tôt possible dans la conception. Voir aussi le dossier Concevoir un système de ventilation énergétiquement efficace pour en savoir plus au sujet des « pertes de charge faibles ».

Exemples

Exemples d'ouvertures d'amenée (volets ou fenêtres) :

• CPAS Rue Vanpé

Ce projet réalisé à Forest concerne la rénovation d'un bâtiment dont la façade est classée. Des menuiseries motorisées sont aménagées derrière d'anciennes ouvertures de ventilation grillagées dans l'allège. Ces ouvertures existantes assurent un pourcentage d'ouverture compris entre 2 et 3 % de la surface au sol des locaux.

Certaines fenêtres oscillo-battantes (aux étages) sont également simplement motorisées.

Intégration d'ouvertures d'amenée pour la ventilation nocturne dans une façade existante

Source : bureaux d'architectes A2M et Matriciel Source : bureaux d'architectes A2M et Matriciel

• Rue Beeckman

À Uccle, les concepteurs ont opté pour une ventilation unilatérale avec des « grilles saisonnières ». Il s'agit de grilles amovibles et sécurisées qui ne sont placées qu'en été. Étant donné qu'elles sont absentes en hiver, elles n'entravent pas l'apport de lumière naturelle. Les fenêtres visées présentent une surface d'ouverture d'environ 3,5 % de la surface au sol des locaux.

Les grilles peuvent être placées de l'intérieur ou de l'extérieur. Des précautions doivent être prises pour le montage dans un bâtiment à plusieurs étages tel que celui de la rue Beeckman. La rue doit être sécurisée au moment du montage saisonnier. Une sécurité supplémentaire peut être apportée, par exemple en attachant la grille au châssis à l'aide d'un câble pour prévenir les risques de chute.

Grille temporaire (uniquement en été) pour fenêtres, utilisée pour la ventilation nocturne

Source : Service Architecture de la commune d'Uccle

• Rue A. Nys

Dans le cas de ces bureaux, les ouvertures se trouvent dans la partie haute des fenêtres. Leurs dimensions et leur ouvrant oscillo-battant rendent l'intrusion impossible. L'ouverture et la fermeture sont motorisées afin d'optimiser le fonctionnement du free-cooling. Ces ouvertures sont associées à celles des tourelles d'extraction naturelle.

À gauche, imposte à ouverture motorisée ne permettant pas le passage d'une personne ; à droite, coupole d'extraction naturelle dans un caisson à lamelles, protégé également contre l'intrusion

Source : Matriciel

Exemples d'ouvertures de transfert :

• Cameleon

Des fenêtres sont aménagées dans les cloisons des bureaux pour le passage de l'air entre les bureaux et les extracteurs de la toiture. Elles s'ouvrent manuellement.

Ouvertures de transfert entre les locaux et le couloir

Source : Cameleon

Les grandes grilles acoustiques situées au-dessus des portes ou des flexibles acoustiques dans le faux plafond restreint (1er mètre) permettent également de créer des ouvertures de transfert.

Exemples d'évacuation verticale de l'air n'utilisant pas de conduit spécifique mais les espaces de circulation du bâtiment :

• Cameleon

Dans le bâtiment de Cameleon, la hauteur de l'atrium a également été dimensionnée pour assurer un débit d'air suffisant pour le dernier niveau commercial. Afin de respecter certaines limites (notamment financières) de hauteur du bâtiment, le choix s'est donc logiquement porté sur des ouvertures horizontales au lieu d'ouvertures verticales, avec tout ce que cela implique en matière de protection contre la pluie (voir plus bas).

Atrium d'une hauteur de 6 m par rapport au plafond de l'espace de vente du 2ème étage

Source : Cameleon

• CPAS de Forest

Dans les bureaux du CPAS de Forest, l'air part des bureaux vers les couloirs, puis des couloirs vers les cages d'escalier. Dans ce cas, une simulation dynamique du mouvement de l'air dans le bâtiment a confirmé que le confort pouvait être assuré même si certaines zones ne recevaient pas d'air frais mais de l'air provenant d'une autre zone. On parle alors de mouvements d'air parasites puisque l'air provenant d'un bureau voisin n'est pas aussi frais que l'air extérieur. Ce type d'étude est surtout nécessaire lorsque l'on utilise un tirage naturel basé sur l'effet cheminée, en particulier dans des zones de vents turbulents.

1. Fonctionnement idéal 2. Fonctionnement parasitaire : l'air rejeté dans les pièces des niveaux inférieurs est repris par les locaux du haut

Ventilation intensive basée sur l'effet cheminée, une seule cheminée pour plusieurs niveaux, Source : bureau d'architectes A2M

• Elia

Dans les bureaux d'Elia, l'extraction naturelle se base sur l'effet cheminée à travers les différentes cages d'escalier. La prise d'air a lieu dans chaque bureau via les parties ouvrantes des fenêtres.

Bâtiment ELIA, ventilation naturelle basée sur l'effet cheminée - Source : G. Vervack Bâtiment ELIA, ventilation naturelle basée sur l'effet cheminée - Source : G. Vervack

Pour en savoir plus au sujet du projet ELIA, voir la fiche du PROJET BÂTIMENTS EXEMPLAIRES n° 020 (2007).

Dans les bureaux du bâtiment de la rue A. Nys, l'effet cheminée est réalisé grâce aux tourelles rectangulaires en saillie de la toiture plate.

AGENCE 86, ventilation naturelle basée sur l'effet cheminée, Source : 3E et Matriciel AGENCE 86, ventilation naturelle basée sur l'effet cheminée, Source : 3E et Matriciel

Pour en savoir plus au sujet du projet de la rue A. Nys, voir la fiche du PROJET BÂTIMENTS EXEMPLAIRES n°  009 (2007).

Dimensionnement des composants du trajet

Une fois l'emplacement des ouvertures défini, il convient de déterminer les dimensions de l'ouverture. En règle générale, un pourcentage d'ouverture de 2 à 4 % de la surface au sol des locaux est utilisé. Attention : il s'agit d'ouvertures nettes. (Il faut donc tenir compte de la surface d'ouverture réelle d'une grille éventuelle ou d'un plan visuel libre qui peut varier de 40 à 70 % par rapport à l'ouverture sans grille.) Certaines formules générales et les graphiques et tableaux qui en découlent sont présentés ci-dessous.

Remarque :

• Notons que la taille des grilles prévues pour la ventilation hygiénique à pulsion naturelle n'est pas du tout suffisante pour la ventilation intensive. Ces grilles sont dimensionnées pour le débit de la ventilation hygiénique et non pour la ventilation intensive.
• Pour les pièces de séjour et les chambres à coucher dans les habitations, la norme NBN D50-001 n'autorise d'ailleurs aucun débit supérieur au double du débit hygiénique exigé. Cette norme impose aussi qu'une surface ouvrante soit prévue pour permettre une ventilation intensive dans ces mêmes pièces. Cette surface doit correspondre à 6,4 % de la surface au sol pour la ventilation unilatérale et à 3,2 % pour la ventilation transversale.

Formules générales

Le débit d'air extrait par l'ouverture est proportionnel à (a) la différence de pression entre l'entrée et la sortie d'air, à (b) la surface de l'ouverture et à (c) un coefficient de forme qui dépend du détail de la géométrie de l'ouverture :

Une valeur courante du coefficient de forme d'une fenêtre est 0,6. Le débit est ici exprimé en m³/s.

Dans le cas d'un effet cheminée, la pression est proportionnelle à la différence de température et la différence de hauteur entre les ouvertures :

Il est plus complexe d'évaluer les différences de pression dues au vent ou à la combinaison du vent et de l'écart de température. Il est possible de le faire à l'aide du programme Contam.

Graphiques et tableaux correspondants

Le graphique ci-dessous représente, sur la base des formules précédentes, le débit possible sur un trajet constitué d'un groupe de fenêtres à ouverture commune d'1 m² et d'un conduit d'une hauteur donnée et d'une section d'1 m² également.

Figure 37 : Débit d'air en m³/h d'un effet cheminée, avec des fenêtres à ouverture commune d'1 m² et une cheminée de section identique

• Pour permettre de mieux comprendre les débits réels, les tableaux ci-dessous présentent les débits sur la base de l'effet cheminée dans le cadre de la ventilation unilatérale, calculés sur la base des formules précédentes. (On visera donc des dimensions offrant un débit d'au moins 4 fois le volume du local, par heure.) Le passage à la ventilation transversale ou à la ventilation via des conduits verticaux permet de réduire les dimensions des ouvertures nécessaires.

Débit d'air en m³/s à travers une fenêtre ouverte, en fonction de la géométrie et de la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur

Débit d'air en m³/s à travers une fenêtre basse associée à une fenêtre identique aménagée plus haut dans la même pièce, en fonction de la surface et de la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur

En cas d'utilisation de la ventilation transversale ou de la ventilation via des conduits verticaux, les ouvertures pourront être plus petites étant donné que le vent peut aussi compter parmi les forces motrices.

Si l'objectif est d'utiliser une stratégie de refroidissement entièrement passive pour éviter la climatisation (refroidissement actif) des espaces de bureaux, l'idéal est de prendre contact avec un bureau d'étude spécialisé afin de concevoir un dimensionnement et un réglage adaptés.

Éléments particuliers à prendre en compte pour la ventilation nocturne et le free-cooling

L'un des points les plus importants est de vérifier si la ventilation nocturne est possible. Parfois, elle est impossible en raison de l'éventualité d'un bruit trop important dans l'environnement extérieur. Dans ce cas, il n'y a aucune mesure à prendre, si ce n'est de concevoir un système dans lequel les fenêtres ne doivent pas être ouvertes. Il est ainsi possible de faire entrer l'air via le réseau de conduits de la ventilation hygiénique, mais ce système a des répercussions sur la consommation d'énergie.

Il convient également de veiller à ce que les parties ouvrantes (entrées d'air dans la façade) utilisées pour le free-cooling ou la ventilation nocturne :

• N'augmentent pas le risque d'effraction. Les ouvertures doivent pouvoir rester opérationnelles sans compromettre la protection contre l'intrusion dans l'habitation ou le bureau.
• Soient suffisamment résistantes pour ne pas être endommagées si elles restent ouvertes par grand vent.
• Ne laissent pas entrer l'eau en cas d'intempéries.
• Un grillage ou un treillis est parfois placé sur la partie ouvrante pour empêcher l'entrée de petits animaux et insectes. S'il ne faut pas en sous-estimer l'importance, il existe des exemples de bâtiments équipés de fenêtres basculantes sans treillis pour la ventilation nocturne, dans lesquels les insectes ne posent aucun problème.

L'ouverture peut être protégée de l'extérieur à l'aide d'une grille contre les intempéries ou les intrusions. Attention : si la fenêtre perd à cause de ce dispositif toute forme de rayonnement solaire ou de lumière naturelle, il s'agit en réalité d'un élément qui ne contribue pas aux gains solaires mais génère des pertes de chaleur. Il convient alors de préférer un panneau isolant opaque de qualité (qui s'avérera également moins coûteux).

La configuration de la partie ouvrante peut également jouer un rôle dans la protection : fenêtres (inaccessibles) ouvrant vers l'intérieur ou l'extérieur, etc.

Les ouvertures de toiture peuvent être verticales et être protégées de manière similaire aux ouvertures de façade. Si elles sont horizontales, une automatisation avec capteurs de pluie s'impose.

Exemples

• Cameleon

Les systèmes sont presque tous présents dans le bâtiment de Cameleon.

Dans les espaces de bureaux, les ouvertures manuelles sont protégées par une grille fixe en bois sur les fenêtres accessibles depuis le rez-de-chaussée et en aluminium sur les fenêtres en hauteur.

ouvertures manuelles des bureaux, Source : Cameleon

ouvertures motorisées et grillagées des espaces de vente, Source : Cameleon

Dans les espaces de vente, les fenêtres sont des fenêtres « à stores » protégées par un grillage à l'extérieur. Ce type d'ouverture offre une certaine protection contre la pluie. Les ouvertures de toiture sont quant à elles horizontales. Elles permettent aux occupants situés à l'intérieur de voir le ciel mais ne sont naturellement pas protégées contre la pluie. L'installation était initialement équipée de deux capteurs de pluie.

Capteur de pluie MR 42 Rain Sensor

Mierij. À titre d'illustration

L'exploitant craignait que sa marchandise ne soit détériorée pendant la nuit par un orage et des tests du système ont été effectués. On a ainsi pu mesurer que dès qu'une goutte d'eau tombe sur le capteur, l'ensemble de la toiture se ferme en 6,7 secondes. Cela suppose toutefois que les premières gouttes tombent sur le capteur, dont le diamètre est de seulement 7 cm. Différentes solutions ont été étudiées, comme de couvrir les ouvertures d'une cabine ajourée. Pour des raisons esthétiques et financières, le choix s'est porté sur une augmentation du nombre de capteurs autour de l'atrium.

Souvenons-nous que des ouvertures horizontales avaient été préférées en raison de la hauteur limitée de l'atrium central. Des ouvertures dans les parois latérales de l'atrium auraient nécessité un rehaussement du toit de 2 m.

Un autre problème s'est posé lors de la mise en service du bâtiment : les ouvertures de toiture n'étaient pas protégées contre l'intrusion d'oiseaux (les dégâts que les oiseaux pourraient faire sur les vêtements sont considérables). L'intégration d'un filet de protection dans l'ouverture a été possible lors de l'installation. Étant donné que les ouvertures sont commandées par des vérins sous les panneaux, il est également possible, quoique plus difficilement, de placer les filets a posteriori.

• CPAS Rue Vanpé

Pour les bureaux du CPAS, le principe de protection est comparable à celui des espaces de vente de Cameleon : les ouvertures de façade sont partiellement protégées par leur position en retrait ou par leur ouverture tombante.

La protection contre la pluie est gérée par une station météo.

• Rue A. Nys

Grâce à la conception des caissons à lamelles horizontales, la ventilation naturelle est possible même par temps de pluie.

Source : Matriciel

Par ailleurs, il est également important de ne pas compromettre le confort en créant des courants d'air désagréables. L'objectif de la ventilation intensive est de créer un renouvellement de l'air d'environ 4 vol/h : l'ensemble de l'air d'un local est ainsi renouvelé quatre fois par heure. Si le local est inoccupé pendant la ventilation intensive (c'est par exemple le cas des bureaux pendant la nuit), le problème ne se pose pas. Si le local est occupé pendant la ventilation intensive, il convient de tenir compte du fait qu'un tel débit génère pendant la journée des mouvements d'air gênants ou influence les objets situés à l'intérieur (papiers qui s'envolent, etc.).

Comme le montre le calcul ci-dessous, le risque est toutefois limité :

Dans un bureau individuel de 20 m² (ou 56 m³), la ventilation intensive est assurée par une ouverture de façade correspondant à 2 % de la surface au sol ou 0,4 m². Le passage dans cette ouverture d'un débit d'air de 4 vol/h (224 m³/h ou 0,06 m³/s) génère une vitesse de l'air de 0,15 m/s, soit une vitesse inférieure à la valeur limite généralement utilisée pour décrire un « courant d'air ressenti par un occupant », à savoir 0,2 m/s.

Ceci confirme que la valeur de renouvellement de 4 vol/h qui est souvent citée dans la littérature constitue une limite supérieure pour éviter l'inconfort pendant la journée.

Il est par ailleurs évident que le free-cooling n'est pas utilisé pendant la journée étant donné que la température extérieure est supérieure à la température intérieure.

• Exemple : Cameleon

Selon les conditions climatiques, le débit d'air dans les pièces peut cependant largement dépasser la valeur de 4 vol/h et des situations légèrement problématiques peuvent apparaître.

Par exemple, dans une pièce contenant des tringles à vêtements, la détection d'intrusion a été déclenchée à plusieurs reprises pendant la nuit parce que les vêtements bougeaient sous l'effet du déplacement de l'air. Après avoir localisé le détecteur, il suffit de déplacer les penderies hors du courant d'air pour remédier à ce problème.

Ceci montre qu'en dépit de la théorie, il peut être utile de placer un objet sur les feuilles volantes pour les immobiliser avant de quitter le bureau en fin de journée.

Si les fenêtres ou les volets sont motorisés, un fabricant de moteurs de fenêtres sera généralement en mesure de communiquer rapidement la surface maximale qui peut être commandée par 1 moteur.

Logiquement, il convient également de veiller à ce que l'aménagement intérieur (placement des cloisons intérieures) corresponde bien à la répartition des ouvertures.

• Exemple : Cameleon

Le placement des cloisons intérieures a posteriori peut affecter l'efficacité du free-cooling dans certaines zones.

Prenons deux exemples concrets du magasin Cameleon :

• • La modulation de la ventilation n'est pas assurée par un degré d'ouverture différent pour chaque fenêtre mais par la variation de l'ouverture de plusieurs fenêtres. Pendant la journée, un apport de chaleur plus important apparaît dans certaines zones, en l'occurrence les cabines d'essayage qui ne se trouvent malheureusement pas face à une ouverture. Solution : la commande électrique des fenêtres doit être adaptée à l'aménagement des plateaux.
• • La zone où se trouvent les caisses ne se situe pas non plus dans le courant d'air qui s'échappe par l'atrium. Ceci est dû aux cloisons placées après la phase de conception du système. Des ventilateurs à pales décoratifs sans grille ont été ajoutés à cet endroit pour contraindre l'air à traverser la zone.

Le système de ventilation intensive et le système de prévention incendie peuvent s'influencer mutuellement. En effet, la libre circulation de l'air destiné au rafraîchissement dans le bâtiment peut être en contradiction avec la méthode de compartimentage anti-incendie. Inversement, la ventilation naturelle et la méthode de prévention incendie peuvent se compléter : c'est le cas par exemple des exutoires de fumée et de chaleur qui peuvent servir de coupole d'extraction naturelle.

• Exemple : Cameleon

Étant donné que la configuration de tous les espaces de vente et de leur système de ventilation ne correspond à aucune situation « standard », il convient de réaliser une étude de la prévention incendie afin de démontrer l'efficacité des mesures prises.

Ainsi, les ouvertures naturelles de toiture dans les espaces de vente n'ont pas pu être utilisées comme exutoires de fumée. Dans les espaces de ces dimensions, qui communiquent sur deux étages, le trajet des fumées ne peut pas être garanti dans l'ensemble du bâtiment. Des tourelles d'évacuation des fumées ont dès lors été placées sur le toit. En cas d'alerte, ces tourelles priment sur les ouvertures naturelles. Les ouvertures de façade jouent quant à elles un rôle dans la sécurité incendie.

Le choix et la disposition des parois ignifuges exigées dans les espaces de vente ont dû être étudiés de manière à ne pas perturber la ventilation intensive la nuit. Les écrans sont ainsi pour la plupart mobiles et ils ne descendent qu'en cas d'alerte.

La zone des stocks présente un risque élevé de propagation du feu. Des sprinklers présentant un débit élevé et un temps de réponse très court sont donc essentiels (sprinklers ESFR). Pour pouvoir éteindre complètement le feu, ils ne peuvent pas être perturbés par de grands mouvements d'air causés par la ventilation intensive. La fermeture des ouvertures de ventilation est commandée en cas d'alarme incendie.

Dans les bureaux, les extracteurs qui assurent le free-cooling sont également désactivés lorsque l'alarme incendie est déclenchée.

Régulation

Une explication de la commande du free-cooling et/ou de la ventilation nocturne et de l'association avec d'autres formes de refroidissement passif ou actif est proposée ci-dessous.

La ventilation nocturne (et le free-cooling en général) basée sur la ventilation naturelle est un principe qu'appliquaient déjà nos ancêtres : se protéger du soleil en été, emmagasiner la chaleur dans la masse du bâtiment et l'évacuer en ouvrant le bâtiment la nuit. Ce principe « low tech » peut cependant se transformer en une gestion « high tech » lorsque les ouvertures sont motorisées.

Il est possible de choisir entre deux méthodes de gestion :

• Motorisée (et automatisée) : les ouvertures sont motorisées et un système de régulation gère les ouvertures en fonction de la température extérieure et intérieure. Les ouvertures, y compris les ouvertures de toiture éventuelles, sont ouvertes lorsque le système de régulation juge que le bâtiment doit être refroidi. En plus, ou uniquement si le débit est insuffisant, des ventilateurs (souvent des extracteurs de toiture) peuvent être mis en marche en même temps. Si les conditions climatiques sont défavorables (pluie et vitesse excessive du vent), on peut décider de fermer les ouvertures et d'arrêter le free-cooling pour éviter les dommages dus à la pluie et au vent. La régulation est également indiquée pour assurer que le système ne refroidit pas plus que ce qui est demandé. En mi-saison ou au début de l'été, il est en effet possible qu'une ventilation permanente la nuit refroidisse le bâtiment dans une mesure trop importante, ce qui nuit au confort et peut entraîner une activation du chauffage. L'automatisation permet enfin d'associer la fermeture des ouvertures à une alarme électronique, ce qui permet de restreindre le risque d'intrusion dans les locaux inoccupés. L'automatisation a un coût, mais elle est indiquée dans de nombreux cas, en particulier pour les grands bâtiments qui ne sont pas occupés la nuit.
• Manuelle : les utilisateurs du bâtiment gèrent les ouvertures manuellement (lorsqu'ils quittent les lieux). C'est par exemple le cas de petits bâtiments ou d'habitations où la ventilation nocturne est assurée de manière unilatérale ou éventuellement transversale. Dans les grands bâtiments pour lesquels le free-cooling est automatisé et l'ouverture de transfert n'est pas permanente, il est fréquent que les ouvertures de transfert soient commandées manuellement (un volet est ouvert ou une porte est laissée ouverte). Dans ce cas, il est indispensable de sensibiliser les occupants et de leur expliquer le principe du free-cooling via des fenêtres ouvrantes, en précisant qu'ils ont eux-mêmes une influence sur le confort d'été dans les locaux dans lesquels ils travaillent ou vivent, et comment.

Si le free-cooling est associé à une autre forme de refroidissement passif ou actif, une gestion adéquate constitue un élément essentiel pour éviter le gaspillage d'énergie. Les systèmes ne peuvent pas fonctionner simultanément : d'abord le free-cooling, le refroidissement actif ensuite si la puissance n'est pas suffisante. Si des techniques de refroidissement passif sont utilisées ensemble, la situation est différente et le fonctionnement simultané de deux techniques est parfois conseillé. Comme nous le mentionnions plus haut, le gaspillage d'énergie par rapport au chauffage est un point à prendre en compte. Le free-cooling ne peut pas refroidir trop, afin d'éviter que le bâtiment refroidisse à tel point (par exemple, 14 °C) qu'il faille le chauffer à nouveau le jour suivant. Une régulation performante s'impose pour cela également.

Puits canadien

Le dimensionnement à proprement parler de la taille et de la puissance du refroidissement adiabatique est idéalement confié à un spécialiste (bureau d'étude ou fabricant). Lors de la conception du conduit enterré, différents paramètres doivent être pris en compte. Ces points peuvent être soumis sous la forme de questions (critiques) au concepteur du système. Les éléments à prendre en compte sont les suivants :

Dimensionnement des conduits

Pour atteindre un rendement de l'échange thermique d'environ 80 %, il est possible de se baser sur le tableau suivant :

Longueur de conduit nécessaire (en mètres) pour un échange thermique de 80 %

Par exemple, pour fournir 300 m³/h d'air frais à une maison, il est possible d'opter pour un conduit de 15 m et 200 mm de diamètre, ou pour deux conduits de 12 m et 150 mm de diamètre amenant chacun 150 m³/h. Le nombre de conduits dépend de l'espace disponible. Il convient d'éviter les longs conduits décrivant des coudes et de préférer plusieurs canalisations droites.

Pertes de charge et turbulences

Les pertes de charge sont dues aux frottements dans le mouvement de l'air. Elles dépendent de la longueur, de la sinuosité, du matériau et du diamètre du conduit, ainsi que de la vitesse du gaz (ou du fluide). Le ventilateur doit surmonter ces pertes de charge pour faire avancer l'air dans le puits canadien. Il est entendu que pour être performant, le puits canadien ne peut pas générer une consommation excessive du ventilateur.

Le calcul de la perte de charge est compliqué. Pour une application domestique, il convient de tenir compte des valeurs suivantes :

Perte de charge dans un puits canadien en fonction du diamètre et du débit

En règle générale, on essaiera, même pour les grands conduits enterrés, de limiter la perte de charge à moins de 100 Pa pour l'ensemble du puits canadien. Si l'efficacité thermique du puits canadien s'élève à 80 % (l'air à la sortie du puits canadien comble 80 % de la différence entre la température à l'entrée et la température du sol), la surconsommation des ventilateurs peut rester limitée à environ la moitié du bénéfice thermique du puits canadien (en termes d'énergie primaire).

Il est par ailleurs important de dimensionner le puits canadien de telle sorte que la vitesse de l'air dans le puits canadien soit suffisante (+/- > 2 m/s) pour obtenir un courant d'air turbulent. Les courants d'air laminaires sont à éviter parce que l'échange entre le sol et l'air est moins important dans ces situations.

On peut partir du principe qu'un puits canadien bien dimensionné assure un refroidissement de 7 à 8 °C les jours chauds en été et de 10 °C les jours extrêmement chauds.

Profondeur d'enfouissement

Pour limiter l'influence de l'environnement sur la température du sol et donc sur celle du puits canadien, il convient d'enfouir les conduits le plus profondément possible. Une profondeur de 2 à 4 m est conseillée.

Configuration du tracé

Pour limiter la perte de charge :

• Éviter les coudes dans le puits canadien.
• Préférer plusieurs conduits d'une longueur limitée plutôt qu'un nombre réduit de conduits plus longs. La perte de charge croît proportionnellement à la longueur des conduits mais diminue de manière exponentielle avec leur nombre. Par exemple, pour obtenir 400 m³/h avec un rendement de 80 %, il est préférable d'utiliser 2 conduits de 16 m et de 200 mm de diamètre qu'un seul conduit de 18 m et de 200 mm de diamètre. La perte de charge sera moindre.
• Privilégier des conduits larges, dont l'efficacité thermique individuelle est moindre, quitte à en installer davantage, au lieu d'opter pour un conduit étroit. Une section plus importante du conduit permet de faire diminuer rapidement la perte de charge, tandis que la multiplication de conduits placés en parallèle ne la modifie pas. Par exemple, pour obtenir 400 m³/h au moyen d'un puits canadien de 17,5 m, il est préférable d'utiliser 2 conduits de 300 mm qu'un seul conduit de 250 mm pour obtenir le même rendement thermique.

Dans la conception de l'installation à double flux, il convient de tenir compte de la perte de charge indirecte occasionnée par le puits canadien.

Protection antigel de l'échangeur de chaleur

Un groupe de ventilation avec récupération de chaleur dispose d'une sécurité antigel si l'échangeur de chaleur doit être protégé contre le gel. Cette protection antigel doit empêcher l'échangeur de chaleur de geler au contact de l'air extérieur froid.

Étant donné qu'un conduit enterré préchauffe l'air amené vers le groupe de ventilation, la protection antigel fonctionnera nettement moins et peut même s'avérer superflue (en fonction de la température minimale de sortie du conduit enterré).

Refroidissement par conduit enterré en dehors des heures d'occupation également

Si l'inertie du bâtiment est suffisante et si aucun système de ventilation nocturne n'est en place, le conduit enterré peut également être utilisé pour assurer un refroidissement nocturne du bâtiment en dehors des heures d'occupation (par exemple, la nuit) en période chaude. La ventilation hygiénique (débit non augmenté) continue alors à assurer la ventilation la nuit, jusqu'à ce que la masse du bâtiment soit suffisamment refroidie.

Régulation

Le refroidissement par conduit enterré est un refroidissement utilisant l'air. Un réglage local ou zonal de la puissance peut être mis en place de différentes manières :

• Régulation du débit, par exemple via des clapets de ventilation, des boîtes VAV, etc. Le débit de ventilation hygiénique ne peut toutefois pas être dépassé. Souvent, les puissances sont cependant telles qu'une régulation de ce type n'est pas nécessaire et/ou complique inutilement les choses.
• Un système frigorifique secondaire (en plus du conduit enterré) utilisant l'eau et assurant localement le refroidissement nécessaire.

Dans tous les cas, il convient de tenir compte de la conception du bâtiment, en répartissant les charges thermiques aussi uniformément que possible en fonction de la puissance de refroidissement à fournir.

Pompe à condensats

Pour évacuer les condensats produits, il convient de prévoir une pompe à condensats dans la conception.

Éléments à prendre en compte (combinaison ventilation hygiénique, préchauffage, by-pass, bactéries)

Compte tenu de la perte de charge occasionnée par le puits canadien, celui-ci ne peut être associé qu'à un système de ventilation mécanique. La ventilation naturelle est donc exclue dans ce cas. On installera dès lors un système B (pulsion mécanique et extraction naturelle) ou un système D (pulsion et extraction mécaniques – voir dossier Concevoir un système de ventilation énergétiquement efficace ). Le premier système n'est quasiment jamais utilisé et le deuxième n'a un sens que s'il est associé à un système de récupération de chaleur sur l'air extrait. Si un puits canadien est souhaité, il est donc judicieux d'installer d'emblée un système de ventilation mécanique complet et performant.

L'air amené, en plus d'être refroidi en été, sera préchauffé en hiver. Ceci permet d'assurer une réduction du besoin d'énergie pour le chauffage.

À la mi-saison, lorsque l'air extérieur est plus froid que le sol et qu'une demande de chauffage existe déjà dans le bâtiment (bureaux), il est indiqué de puiser directement l'air de l'extérieur, sans le faire passer préalablement par le puits canadien. Pour ce faire, un by-pass peut être utilisé. Sans by-pass, l'air se réchauffera en effet inutilement et augmentera la charge frigorifique. Un système de by-pass exige toutefois un réglage précis. Pour cette raison, et aussi parce que la période au cours de laquelle ce scénario de préchauffage indésirable peut se présenter est limitée, il n'est souvent pas installé.

La qualité de l'air puisé par le conduit enterré et l'impact du conduit enterré à proprement parler sur la qualité de l'air sont des points importants (cf. Aspects sociaux et culturels). Quelques mesures de précaution simples doivent donc être prises : filtres, pente d'évacuation, qualité des joints entre les éléments du conduit, captation des condensats et chambre de visite.

• L'air puisé via le puits canadien doit, comme toujours pour la ventilation hygiénique, être de bonne qualité. On préférera donc puiser l'air à un endroit éloigné de la circulation (rues, parking) ou d'autres sources de pollution atmosphérique.

Il convient de s'assurer que la qualité de l'air n'est pas détériorée par le passage dans le puits canadien. Ce risque survient lorsque de l'eau stagne dans le conduit enterré. Pour l'éviter, il convient de créer une pente d'au moins 2 % débouchant sur un avaloir pour l'évacuation de la condensation. À l'entrée, des filtres doivent empêcher le passage des insectes et du pollen, et le système doit également être étanche à l'eau. Certains fabricants équipent les conduits enterrés d'un revêtement antibactérien.

Refroidissement adiabatique (indirect)

Le dimensionnement à proprement parler de la taille et de la puissance du refroidissement adiabatique est confié à un spécialiste (bureau d'étude ou fabricant). Lors de la conception du refroidissement adiabatique, différents paramètres doivent être pris en compte. Ces points peuvent être soumis sous la forme de questions (critiques) au concepteur du système. Les éléments à prendre en compte sont les suivants :

Type de refroidissement adiabatique

Refroidissement adiabatique direct ou indirect . Le refroidissement adiabatique direct est très exceptionnel et éventuellement indiqué uniquement pour de grandes salles présentant un taux d'occupation humaine faible. L'air insufflé est en effet très humide. Dans le cas du refroidissement adiabatique indirect qui fait principalement l'objet de le présent dossier, l'air entrant n'est pas lui-même humidifié. C'est l'air évacué qui est humidifié et transmet son « froid » à l'air entrant via l'échangeur de chaleur. L'humidification de l'air évacué peut être réalisée de deux manières : avant l'échangeur de chaleur ou dans l'échangeur de chaleur . Le tableau suivant présente ces deux principes.

Différence entre le refroidissement adiabatique indirect avant l'échangeur de chaleur et dans l'échangeur de chaleur

Rendement de l'échangeur de chaleur

Le rendement de l'échangeur de chaleur influence le rendement du refroidissement adiabatique. Le « froid » de l'air d'extraction refroidi est en effet reporté sur le rendement de l'échangeur de chaleur pour l'air amené à refroidir. Si le rendement de l'échangeur de chaleur augmente, la puissance du refroidissement adiabatique augmente également.

Température de l'air pulsé nécessaire

La température de l'air pulsé nécessaire pour assurer un refroidissement suffisant est déterminante pour la conception et le choix du refroidissement adiabatique. Plus la température de l'air pulsé nécessaire est faible, plus la puissance frigorifique que doit fournir le refroidissement adiabatique est élevée.

Charge hygrométrique du bâtiment

Si le bilan hygrométrique du bâtiment est élevé, un système de déshumidification doit être envisagé.

Traitement de l'eau

Dans le cadre du refroidissement adiabatique, on fait évaporer de l'eau dans l'air évacué. Cette eau doit être prétraitée, en fonction de la mise en œuvre de l'échangeur de chaleur et/ou de l'évaporateur :

• Une eau dure peut entraîner des dépôts dans l'échangeur de chaleur et/ou l'ensemble d'évaporation.
• Certains minéraux peuvent provoquer une érosion du polypropylène de l'échangeur de chaleur. Dans le cas des échangeurs de chaleur pourvus d'un revêtement en aluminium, une eau entièrement déminéralisée est parfois prescrite. Cette mesure n'est généralement pas nécessaire pour les échangeurs de chaleur en polypropylène.

Selon le type d'appareil, il est parfois possible d'utiliser de l'eau de pluie récupérée. Le prétraitement de l'eau est une mesure coûteuse. Il convient donc d'inclure le traitement de l'eau dans le calcul des coûts du refroidissement adiabatique pour toute sa durée de vie. Le traitement de l'eau peut aisément représenter 40 % du prix de l'eau.

Réutilisation de l'eau

L'eau qui passe dans l'échangeur de chaleur ou l'ensemble d'évaporation n'est pas complètement chargée dans l'air. L'eau résiduelle est évacuée. Elle peut toutefois également être récupérée et réutilisée. La consommation d'eau des appareils de refroidissement adiabatique pourvus d'une fonctionnalité intégrée de réutilisation de l'eau est considérablement réduite.

Comme indiqué plus haut, l'utilisation d'eau de pluie constitue une autre possibilité de récupération. Si de l'eau de pluie est utilisée, il convient de déterminer l'impact de cette mesure sur la taille du réservoir tampon et sur l'ensemble du système de récupération de l'eau de pluie.

Refroidissement secondaire (et déshumidification)

Pour accroître la puissance frigorifique, il peut être conseillé de refroidir davantage l'air refroidi par le refroidissement adiabatique, par exemple en recourant au free-chilling ou à une machine frigorifique intégrée (utilisant l'air évacué comme source). Cette solution présente l'avantage d'augmenter la puissance frigorifique et de déshumidifier en partie l'air grâce à une intervention réduite, ce qui accroît le potentiel adiabatique. L'inconvénient est que l'EER total du refroidissement est réduit. L'EER total reviendra à la moyenne (puissance pondérée) de l'EER du refroidissement secondaire (exemple : 6) et du refroidissement adiabatique (exemple : 20 avec une conception adéquate).

Parfois, une déshumidification par refroidissement secondaire est de toute façon indispensable pour des raisons de confort ou si la surface du bâtiment comprend des éléments de refroidissement sur lesquels une condensation se forme. Ce dernier point dépend du régime de température des éléments de refroidissement de la surface.

Augmentation ou non du débit de ventilation

Un des pièges de la conception du refroidissement adiabatique réside dans le fait que le débit de ventilation est dopé pour dépasser largement le débit hygiénique afin de faire augmenter la puissance frigorifique (qui dépend notamment du débit de l'air). Le conduit destiné à la ventilation hygiénique est associé à une perte de charge donnée. Si le débit hygiénique est respecté dans le cadre de la mise en œuvre du refroidissement adiabatique, la seule surconsommation électrique est celle de la résistance supplémentaire à la pression des ventilateurs entraînée par l'ensemble d'évaporation, la vaporisation et/ou le courant d'eau dans l'échangeur de chaleur et la consommation de la pompe. Cette consommation est limitée, de telle sorte qu'un appareil de qualité et une conception adéquate permettent d'atteindre des EER allant jusqu'à 20, voire plus. Toutefois, si le débit de ventilation augmente dans une mesure importante, la consommation des ventilateurs augmente rapidement en raison de la perte de charge supplémentaire (voir le lien entre le débit, la perte de charge et la consommation dans le dossier Concevoir un système de ventilation énergétiquement efficace).

Refroidissement adiabatique en dehors des heures d'occupation également

Si l'inertie du bâtiment est suffisante et si aucun système de ventilation nocturne n'est en place, le refroidissement adiabatique peut également être utilisé pour assurer un refroidissement nocturne du bâtiment en dehors des heures d'occupation (par exemple, la nuit) en période chaude. En dessous de 15 °C (température de l'air extérieur), le recours au refroidissement adiabatique n'est plus justifié et on optera pour une insufflation directe.

Régulation

Le refroidissement adiabatique est un refroidissement utilisant l'air. Un réglage local ou zonal de la puissance peut être mis en place de différentes manières :

• Régulation du débit, par exemple via des clapets de ventilation, des boîtes VAV, etc. Le débit de ventilation hygiénique ne peut toutefois pas être dépassé. Souvent, les puissances sont cependant telles qu'une régulation de ce type n'est pas nécessaire et/ou complique inutilement les choses.
• Un système frigorifique secondaire (en plus du refroidissement adiabatique) utilisant l'eau et assurant localement le refroidissement nécessaire.

Dans tous les cas, il convient de tenir compte de la conception du bâtiment, en répartissant les charges thermiques aussi uniformément que possible en fonction de la puissance de refroidissement à fournir.

Combinaison de plusieurs systèmes

La ventilation nocturne est un système qui permet d'évacuer pendant la nuit la chaleur excédentaire et de créer un tampon. Le puits canadien et le refroidissement adiabatique constituent quant à eux des techniques de refroidissement de l'air entrant pendant la journée. La combinaison de deux techniques (par exemple : puits canadien + ventilation nocturne) peut ainsi fournir une puissance frigorifique considérable. Cette puissance n'est toutefois pas fixe, elle dépend principalement des conditions atmosphériques à l'extérieur. Une évaluation détaillée pourra nous aider à déterminer si la combinaison de techniques de refroidissement passif permet de garantir un climat confortable, y compris dans les bâtiments présentant une charge thermique plus importante.

Les techniques de refroidissement passif peuvent aussi être associées à une technique de refroidissement renouvelable. Par exemple :

• Refroidir davantage l'air sortant du conduit enterré via free-chilling.
• Refroidir davantage l'air sortant du groupe de ventilation avec refroidissement adiabatique via free-chilling. Ce refroidissement supplémentaire permettra également de déshumidifier l'air de manière importante, ce qui favorise le potentiel adiabatique de l'évacuation de l'air.
• Refroidissement haute température en plus du refroidissement adiabatique ou du conduit enterré, avec en plus la ventilation nocturne.
• …

Le free-cooling et la ventilation nocturne restent toutefois la base du système, associée éventuellement à un conduit enterré, un refroidissement adiabatique et/ou un refroidissement renouvelable.

Attention : pour chacune de ces techniques, il convient toujours de garder un œil critique sur l'EER à réaliser (y compris toute l'énergie auxiliaire des pompes et ventilateurs). Il est tout à fait possible que le free-chilling soit nettement préférable d'un point de vue énergétique à une ventilation nocturne dont les différences de pression ne sont pas réduites au maximum. Ceci s'applique également aux conduits enterrés et au refroidissement adiabatique : examinez toujours la surconsommation totale d'énergie dans l'évaluation du rendement.

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