Comment le climat industriel devient-il autonome en gaz ?
Comment un bâtiment est-il correctement chauffé ? Quels sont les aspects à prendre en compte pour climatiser à basse température avec des pompes à chaleur et sans risque de courants d’air ? Nous répondrons à cette question et à bien d’autres avec un exemple de calcul et des simulations, effectués par le centre recherche et de développement (FEC) Kampmann.
Une réponse dès maintenant : nous recommandons l’utilisation d’aérothermes. Il s’agit d’une solution technique moderne employée dans les applications les plus diverses. Pour planifier et concevoir au mieux un bâtiment, il est important de connaître au préalable l’usage précis, les dimensions et les diverses conditions climatiques. Le système devrait alors être conçu de manière à mettre en œuvre, selon la demande et les exigences, un chauffage, une climatisation et une ventilation qui répondent également aux exigences d’efficacité et de confort.
Conception de la technique du bâtiment selon le type de fonctionnement du bâtiment
Différents types d’usage de bâtiments
Un simple entrepôt dont la température reste constante à 5 °C doit être conçu différemment d’un bâtiment où se trouvent également des personnes. Il faut alors prendre en compte la directive sur les lieux de travail qui stipule que l’espace pour les personnes doit avoir, dans la mesure du possible, une température comprise entre 17 et 20 °C. Un hall de production avec une charge thermique élevée doit être refroidi, car selon la directive sur les lieux de travail, la température de l’air maximale dans les lieux de travail ne doit pas dépasser 26 °C. Les bâtiments du secteur de la logistique ont en outre de grandes portes qui, dans certains cas, peuvent être la plupart du temps fermées et, dans d’autres cas, régulièrement ouvertes pour permettre le passage des marchandises. Des rideaux d’air qui contribuent à un très faible taux d’infiltration et empêchent les fuites d’air climatisé par la porte sont recommandés ici.
Les aérothermes se caractérisent par un fonctionnement silencieux et efficace.
Chauffage de bâtiments à basse température
Pour la conception concrète de bâtiments, les maîtres d’œuvre et planificateurs doivent définir de nombreux critères qui doivent être pris en compte. Il peut s’agir de :
- Géométrie des locaux
- Cuvettes ou sources thermiques internes
- Capacité thermique
- Isolation
- Utilisation d’énergies régénératives
- Réduction des émissions de CO2
- Frais d’investissement et frais consécutifs
Bâtiment modèle avec disposition à titre d’exemple du générateur d’eau froide et de la pompe à chaleur KaClima avec aérothermes, dimensions du bâtiment : 50 m x 25 m x 8 m (LxlxH)
La charge de chauffage du bâtiment est déterminée selon les normes DIN V 18599 et EN 12831-1. Une valeur de consigne pour la température ambiante, par exemple 18 °C, peut alors être définie dans l’espace pour les personnes. Lors de la détermination de la température ambiante, il ne faut toutefois pas faire abstraction de la stratification de la température, car l’expérience a montré que plus la hauteur de bâtiments est élevée, plus la température augmente et moins l’air ne circule dans le bâtiment.
Les bâtiments chauffés avec des aérothermes et une pompe à chaleur à basse température ont un renouvellement d’air suffisant en cas de dimensionnement correct, évitant ainsi les accumulations de chaleur sous le toit. Avec de nombreux petits appareils, la température se répand mieux, les vitesses d’air sont plus faibles et moins de bruits sont émis. Le confort est ainsi garanti sans courant d’air jusque dans l’espace pour les personnes.
Pour une charge de chauffage de 50 kW dans notre exemple de bâtiment, 6 aérothermes de chacun 8,8 kW sont nécessaires afin d’atteindre 18 °C dans l’espace pour les personnes.
Exemple d’un dimensionnement optimal de bâtiment à basse température
Simulation numérique de la courbe de température dans le bâtiment
Au moyen de simulations numériques, de grands systèmes complexes peuvent être représentés dans la zone de climatisation afin de pouvoir répondre concrètement aux questions des clients, analyse à l’appui.
Simulation numérique d’un exemple de bâtiment à basse température
(représentation d’une courbe de température en section horizontale et verticale)
Pour la simulation illustrée ici, la température extérieure est de -12 °C. Le test a porté sur le fonctionnement d’aérothermes en combinaison avec des pompes à chaleur. Dans nos modèles, les portes des bâtiments ont été délaissées lors du calcul et de la simulation. Il est à noter que les systèmes de rideaux d’air font nettement baisser le taux d’infiltration, c’est-à-dire l’arrivée d’air froid, pendant la période de chauffage.
La simulation de l’exemple de bâtiment montre que : même avec une température extérieure de -12 °C, les aérothermes à basse température atteignent une température supérieure à 18 °C dans le bâtiment.
Simulation du risque de courant d’air dans l’espace pour les personnes
La simulation permet de visualiser précisément le confort dans l’espace pour les personnes. La représentation en coupe suivante montre que même avec une température de soufflage inférieure à 40 °C, soit inférieure à la température corporelle, aucun problème de confort n’est constaté au sens de la norme EN ISO 7730, dans des grandes parties du bâtiment. Les risques bénins de courant d’air apparaissent uniquement juste en dessous des aérothermes. Ils sont toutefois négligeables, car seul l’espace pour les personnes est déterminant.
Vérification des risques de courant d’air dans l’espace pour les personnes au moyen de la simulation
(représentation des vitesses de l’air en section horizontale et verticale)
Résultat de la simulation : aucun risque de courant d’air dans l’espace pour les personnes.
Est-il également possible de refroidir un bâtiment avec des aérothermes ?
Aérotherme TOP C
Si le point de départ de la planification est un bâtiment avec une charge thermique élevée, il faut prévoir aussi un refroidissement. Cela est par exemple important dans la technologie des processus pour garantir une production sans faille. Pour les personnes qui travaillent dans le bâtiment également, une température ambiante agréable et confortable doit être générée. Des appareils appropriés et des températures correctes pour les systèmes sont la solution.
Lors de la conception, il ne faut toutefois pas oublier la circulation d’air. L’air froid « chute » du plafond du bâtiment vers le bas. Cela génère des zones chaudes et des zones froides, ces dernières étant avant tout ressenties comme souvent trop fraîches ou trop exposées aux courants d’air par les employés. L’aérotherme TOP C apporte ici la solution. C’est un appareil polyvalent pour le chauffage et le refroidissement de tous types de bâtiments, entrepôt, fabrication et vente. L’appareil est doté d’un bac à condensats et conçu afin d’amener aussi de l’air froid horizontalement dans le bâtiment. L’aérotherme Ultra dispose également d’une fonction de refroidissement et a été développé comme plafonnier pour le chauffage, la climatisation et la ventilation dans de grandes pièces exclusives.
L’utilisation d’aérothermes est une solution d’avenir
Il est important, de nos jours, d’utiliser les potentiels pour faire des économies d’énergie. Avec l’utilisation d’aérothermes, nous sommes très bien parés. Ils fonctionnent à base d’eau et ne consomment pas de gaz, contrairement aux radiants/radiants lumineux qui sont directement alimentés en gaz. L’utilisation d’aérothermes en combinaison avec une pompe à chaleur est avant tout avantageuse sur le plan écologique, car peu de frigorigène est nécessaire dans la pompe à chaleur et l’énergie électrique provient de plus en plus d’une production écologique.
Le générateur d’eau froide et la pompe à chaleur KaClima peuvent alimenter des aérothermes en eau froide et en eau chaude pompées.
Vous souhaitez aussi vous en remettre à une pompe à chaleur et avez besoin de conseils pour savoir comment concevoir correctement les installations techniques du bâtiment en liaison avec des aérothermes ? Votre interlocuteur répondra à ces questions et à bien d’autres.