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Un bon confort thermique en été en consommant peu d'énergie? Oui, c'est possible!

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Un bon confort thermique en été en consommant peu d'énergie? Oui, c'est possible!

Le Centre Scientifique et Technique de la Construction (CSTC, www.cstc.be) a récemment publié un tableau comparant huit systèmes de climatisation estivale en termes de niveau de confort obtenu et de consommation énergétique moyenne y relative, depuis l'absence totale d'un système de climatisation (consommation nulle) jusqu'aux systèmes de refroidissement par le sol et de convection à basse température (qui consomment de l'électricité, mais procurent les meilleurs niveaux de confort). En parallèle, le CSTC nous montre un second tableau qui compare ces mêmes (huit) systèmes, mais couplés cette fois à des protections solaires et une bonne ventilation. On peut constater que ces protections et cette ventilation augmentent sensiblement le niveau de confort, tout en diminuant sérieusement la consommation énergétique.

Le CSTC a mené son étude en comparant huit systèmes réputés «durables», à savoir efficaces sur le plan énergétique et comportant le moins possible de fluide caloporteur.

Niveaux comparés de confort thermique et de consommation électrique sans protections solaires ni ventilation.

1. Aucun système de climatisation

Solution la plus facile, qui ne consomme rien… mais offre le moins bon confort.

2. Climatisation par évaporation

La chaleur de l'air ambiant est extraite lorsque l'eau s'évapore. On peut humidifier directement l'air intérieur, mais cela risque d'amener des microbes. Aussi, le CSTC a, pour son expérience, préféré un système indirect, tel que représenté ci-après:

Principe de la climatisation indirecte par évaporation.
Selon ce principe, l'air extrait traverse le climatiseur où sa température diminue (de 26° C à 18° C dans notre exemple). Quant à l'air en provenance de l'extérieur, son passage par l'échangeur de chaleur le refroidit, passant de près de 25° C dans notre exemple à près de 20° C. Dépense énergétique quasi nulle, mais puissance de froid assez faible…

3. Batterie froide à haute température

Placée dans l'alimentation d'un système de ventilation à double flux, cette batterie peut être connectée à une source durable à une température plus élevée, telle qu'une boucle géothermique à 16° C. Cela limite cependant la puissance de froid: généralement 0,6 kW pour un débit de 300 m3/h.

4. Batterie froide à basse température

La batterie froide est installée dans un système de ventilation à double flux et reliée à un système de climatisation équipé d'un compresseur fonctionnant à basse température. La puissance d'émission s'en trouve renforcée, mais l'efficacité de la production en pâtit.

5. Climatisation par convection à haute température

Ce système peut, en principe, être dimensionné pour tous les besoins, mais sa puissance de froid a, dans le cadre de l'étude menée par le CSTC, été plafonnée à 50 W/m2. Il peut s'agir d'une pompe à chaleur air-air réversible reliée à des unités intérieures, mais aussi de ventilo-convecteurs couplés à une pompe à chaleur air-eau.

6. et 7. Systèmes de refroidissement par le sol 30 W/m2 et 40 W/m2

Un système classique, dit humide, constitué de tuyaux intégrés dans la chape et un système sec, dont la puissance de froid maximale varie entre 30 et 40 W/m2 à une température de départ de 16° C. Il faut prévoir un système de régulation pour élever cette température de départ si l'humidité relative à la surface est trop forte et risque de provoquer une condensation.

8. Climatisation par convection à basse température

Cf. point 5, mais avec la basse température qui augmente significativement la dépense énergétique.
 
Le second tableau indique que l'utilisation de protections solaires et la ventilation de nuit améliorent le confort thermique de manière spectaculaire. Le «free cooling» sans compresseur ou fluide caloporteur, potentiellement dangereux, peut être combiné à des systèmes d'émission fonctionnant à haute température. Des échangeurs de chaleur peuvent, par exemple, être placés sur le toit d'un immeuble. Dans les immeubles résidentiels, on place aussi des pompes à chaleur géothermiques avec échangeur de chaleur additionnel et système de régulation adapté.
 
Les systèmes durables ayant souvent une puissance d'émission plus faible, il n'est pas toujours facile de sélectionner le système adéquat et de le dimensionner. En effet, la puissance d'émission nécessaire dépend du volume des locaux et de leur utilisation, des gains solaires et de la compacité du bâtiment. De plus, si l'humidité relative devient trop élevée, il n'est plus possible de déshumidifier l'air intérieur.

Niveaux comparés de confort thermique et de consommation électrique avec protections solaires et ventilation.

Références:

Compilation libre de l'article «Comparaison de systèmes de climatisation durables» paru dans «Le CSTC-Contact 2021/4». Seul ce texte original peut être cité en référence. Cliquez ici pour en savoir plus.
 
Victor Vicour
 

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