Optimisation de la conception des CTA pour les systèmes de poutres froides actives
- Thème
- Performance durable
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- David Black
Les systèmes de poutres froides actives offrent des gains d’efficacité énergétique importants par rapport aux ventilo-convecteurs traditionnels. En revanche, ils nécessitent un contrôle précis de l’humidité et de la température pour éviter tout risque de condensation et garantir un confort optimal. Voyons ensemble les configurations CTA les plus adaptées à ce type d’application, en mettant l’accent sur les stratégies de déshumidification et les avantages des systèmes à double rotor.
Pourquoi les systèmes de poutres froides nécessitent une attention particulière
Contrairement aux systèmes à ventilo-convecteurs, les poutres froides actives fonctionnent avec des batteries sèches en zone occupée afin d’éviter tout risque de condensation. Sans un contrôle adapté, cela peut entraîner un phénomène de « pluie intérieure ».
Cela signifie que l’air primaire doit être déshumidifié avant d’être insufflé dans le local. La CTA joue donc un rôle clé pour maintenir un point de rosée et un taux d’humidité maîtrisés, garantissant à la fois le confort des occupants et la performance du système.
Contrôle de l’humidité et gestion du point de rosée
Le débit de ventilation requis est déterminé par les réglementations nationales, les exigences du client et le type d’application. Pour maintenir l’humidité dans les plages prévues, l’air primaire doit être insufflé avec un débit et un point de rosée permettant de compenser les apports latents dans la zone occupée.
Les consignes typiques en ambiance sont les suivantes :
- 24 °C (température sèche) / 50 % HR → point de rosée ≈ 12,9 °C
- 25 °C (température sèche) / 50 % HR → point de rosée ≈ 14 °C
Pour éviter toute condensation sur les batteries des poutres froides, l’eau glacée est généralement fournie à une température supérieure de 1 °C au point de rosée, soit typiquement autour de 14 °C, avec un retour à 17 °C.
Cela correspond à une température moyenne d’eau de 15,5 °C, permettant d’optimiser les performances thermiques.
Prévention de la condensation via la GTB (BMS)
Afin de limiter les risques de condensation, les stratégies suivantes de Gestion Technique du Bâtiment (GTB) sont recommandées :
- Surveiller l’humidité relative intérieure afin de maintenir la température d’eau glacée au-dessus du point de rosée
- Utiliser des sondes de condensation pour couper l’alimentation en eau glacée en cas de détection (particulièrement important dans les espaces avec fenêtres ouvrantes)
Cependant, ces stratégies peuvent entraîner une réduction de la puissance de refroidissement des poutres froides lorsque les conditions extérieures dépassent les conditions de dimensionnement — une situation de plus en plus fréquente avec le changement climatique.
Contraintes liées à l’humidité extérieure
L’humidité extérieure dépasse souvent les conditions de calcul. Par exemple, une condition de référence typique à Londres est de 32 °C / 50 % d’humidité relative, mais en réalité, le taux d’humidité est souvent plus élevé.
Lors des journées chaudes, cela entraîne une augmentation de la température de l’eau des poutres froides, réduisant ainsi la capacité de refroidissement au moment où elle est la plus nécessaire.
Les données climatiques montrent d’ailleurs que l’humidité relative reste fréquemment au-dessus de 50 % sur une grande partie de l’année, y compris en période estivale. Cela souligne l’importance d’une stratégie de déshumidification performante intégrée à la conception des CTA.
Avantages énergétiques des poutres froides
Malgré ces contraintes liées à l’humidité extérieure, les systèmes de poutres froides présentent des avantages énergétiques significatifs par rapport aux ventilo-convecteurs.
L’un des principaux atouts réside dans leurs températures de fonctionnement plus élevées : un groupe froid fonctionnant à 14/17 °C est nettement plus performant qu’un système à 6/12 °C. [1]
Cela se traduit par :
- Une consommation d’énergie réduite
- Une baisse des émissions de CO₂
- Une meilleure efficacité globale du système
Ces performances s’intègrent parfaitement avec la gamme iQ STAR de FläktGroup, conçue pour assurer ventilation, chauffage et refroidissement. Grâce au contrôle des flux d’air et à l’induction ajustable, ces systèmes garantissent confort et flexibilité, même dans des environnements exigeants.
Cet avantage énergétique est particulièrement intéressant pour les bâtiments visant des objectifs de durabilité. De plus, avec des produits certifiés EPD, il devient plus facile de répondre aux exigences environnementales actuelles.
Enfin, associées à des CTA performantes capables de maîtriser température et humidité, les poutres froides peuvent surpasser même les systèmes à ventilo-convecteurs VAV les plus avancés.
iQ STAR WEGA® II
Un système de poutre froide active haute performance, conçu pour assurer ventilation, chauffage et refroidissement, tout en offrant un excellent niveau de confort et de flexibilité dans les bâtiments tertiaires et institutionnels.
La iQ STAR WEGA® II est développée pour optimiser le climat intérieur grâce au Flow Pattern Control et à une induction réglable, garantissant une diffusion d’air précise et un confort optimal, quel que soit l’agencement ou l’usage des espaces. Elle est particulièrement adaptée aux applications à débit d’air variable (DCV).
Intégrée en plafond, cette poutre froide s’insère facilement dans les systèmes CVC modernes, tout en favorisant l’efficacité énergétique et la réduction des coûts sur le cycle de vie. Sa conception modulaire et sa grande adaptabilité en font une solution idéale aussi bien en construction neuve qu’en rénovation, lorsque performance, esthétique et durabilité sont des enjeux clés.
Caractéristiques de la iQ STAR WEGA® II :
- Flow Pattern Control pour une diffusion d’air optimisée
- Induction réglable pour un confort et des performances adaptés
- Actionneur Pi indépendant de la pression pour le contrôle du débit d’air
- Ventilation, chauffage et refroidissement intégrés dans une unité compacte
- Design encastré plafond pour une intégration architecturale discrète
- Certification EPD pour répondre aux exigences de durabilité et aux standards des bâtiments écologiques
Pourquoi la déshumidification de la CTA est essentielle avec les poutres froides
Dans les systèmes à poutres froides actives, le contrôle de l’humidité n’est pas une option — c’est une nécessité. Les poutres fonctionnant avec des batteries sèches pour éviter toute condensation, toute la gestion de l’humidité repose sur la CTA.
Pour garantir le confort et éviter les risques de condensation, la CTA doit fournir un air primaire avec une teneur en humidité précise, généralement autour de 8 g/kg (le guide REHVA indique une plage d’environ 7,1 à 9,4 g/kg).[2] Cela permet de maintenir un point de rosée ambiant inférieur à la température de l’eau glacée, protégeant ainsi les poutres et assurant la performance du système.
Approche traditionnelle : efficace mais coûteuse
La déshumidification en CTA repose généralement sur :
- Le refroidissement de l’air jusqu’à un point de rosée d’environ 12 °C pour extraire l’humidité
- Le réchauffage de l’air jusqu’à une température de soufflage confortable (environ 18 °C) avant insufflation
- L’utilisation d’un rotor de sorption pour prétraiter l’air et réduire la charge sur la batterie froide
Cette approche est efficace, mais elle implique :
- Une batterie froide de grande taille et un groupe froid plus puissant
- Une batterie de réchauffage et une source de chaleur (historiquement chaudière gaz, aujourd’hui souvent pompe à chaleur)
- Des coûts d’installation élevés (notamment avec les pompes à chaleur, plus coûteuses qu’une chaudière gaz)
À titre indicatif, un système de réchauffage par pompe à chaleur peut atteindre 500 € par kW installé, ce qui représente un investissement important pour un projet.
L’avantage FläktGroup : la CTA à double rotor
La solution de CTA à double rotor offre une alternative plus performante et plus économique, permettant d’atteindre les conditions d’air souhaitées sans recours au réchauffage.
Fonctionnement :
- Un premier rotor (sorption) déshumidifie et pré-refroidit l’air
- La batterie froide amène ensuite l’air au point de rosée et traite la charge latente
- Un second rotor utilise l’air extrait pour réchauffer l’air soufflé jusqu’à 18 °C, sans source de chauffage supplémentaire
Performances et gains économiques
Cette approche présente de nombreux avantages :
- Jusqu’à 60 % de réduction de la charge sur la batterie froide
- Suppression du besoin de pompe à chaleur ou de chaudière
- Contrôle stable de l’humidité, garantissant la performance des poutres froides
- Réduction des coûts d’investissement et d’exploitation
Pour un débit de 1 m³/s :
- 15 kW sur la batterie froide
- 9 kW sur la batterie de chauffage
- Environ 12 000 € d’économies à l’installation
Bénéfices concrets
Pour les concepteurs et installateurs :
- Conception plus simple
- Moins d’équipements à installer et à mettre en service
- Groupe froid plus petit et absence de système de réchauffage
Pour les utilisateurs finaux :
- Factures énergétiques réduites
- Baisse des émissions de CO₂
- Confort intérieur plus stable et fiable
CTA eQ MASTER® Twin Wheel
BIENTÔT DISPONIBLE avec ISYteq 4.0
Un système de contrôle intégré pour une meilleure optimisation et une mise en service simplifiée.
Une solution de traitement d’air modulaire haute performance, conçue pour garantir une excellente qualité d’air intérieur, une efficacité énergétique élevée et une grande adaptabilité dans les environnements tertiaires et industriels.
La eQ MASTER® Twin Wheel Unit offre un contrôle précis des débits d’air et de l’humidité de soufflage. Sa conception intelligente permet de réduire la consommation d’énergie, d’assurer un fonctionnement silencieux et de faciliter l’installation — une solution fiable et durable pour les bâtiments modernes.
Notre eQ MASTER® Twin Wheel s’intègre parfaitement avec des systèmes avancés de récupération d’énergie et des régulations intelligentes, offrant une solution complète pour une gestion climatique performante. Son concept modulaire permet une grande évolutivité et personnalisation, afin d’accompagner vos besoins dans le temps.
Caractéristiques de la CTA eQ MASTER® Twin Wheel :
- Conception modulaire avec 21 tailles, pour des débits d’air jusqu’à 12 m³/s
- 1er rotor – rotor de sorption haute efficacité FläktGroup pour la déshumidification de l’air neuf
- 2e rotor – rotor de condensation haute efficacité FläktGroup pour un « réchauffage gratuit »
- Régulation intégrée pilotant la batterie froide afin d’atteindre l’enthalpie de soufflage requise
- Solution système parfaitement adaptée aux poutres froides FläktGroup