Dans ClimaWin, tous les types de ventilation, que ce soit par tirage thermique, par ouverture des fenêtres ou par l’action de centrales de traitement d’air, sont pris en compte dans les calculs de déperditions thermiques.
Nous présentons les principes des calculs de déperdition avec la prise en compte de la ventilation. Une particularité est que l’affichage de ces calculs est dans la partie saisie, dans l’idée que ces calculs sont des résultats intermédiaires aidant à choisir le bon système. Dans ce premier article, nous détaillerons les calculs d’une centrale double flux.
Figure 1
Figure 2
1. Principe général
Les calculs des locaux et des centrales sont réalisés simultanément. Par exemple, pour une centrale double flux, on utilise les flux extraits et soufflés dans chaque local desservi par la centrale, pour connaître le débit dans la centrale ainsi que la température de l’air entrant dans la centrale.
On tient compte du refroidissement dans les gaines et de l’échauffement dû aux ventilateurs. Les calculs sont faits dans quatre configurations comme indiquées figure 1. La suite de l’article expose les résultats obtenus pour l’exemple d’une centrale double flux dans un bureau avec les conditions listées figure 2 sachant que la température extérieure de calcul pour les déperditions est de -10°C.
2. Les résultats pour chaque local
Pour chaque local, après lancement du calcul des déperditions, nous retrouvons des résultats de calculs dans différents onglets de la partie Saisie (cf. fig. 3). Notons que d’autres résultats, plus intuitifs et visuels, sont présentés dans la partie Résultats.
Figure 3
L’onglet Débit d’air décrit l’équilibre des débits du local. On retrouve les débits extraits et soufflés, le débit d’air neuf en fonction du type de CTA associée, le débit d’aération qui est le débit d’air entrant par les parois et les entrées d’air si le local est en dépression, le débit d’infiltration qui est le débit supplémentaire dû au vent, le débit sortant par le bâti et via les entrées d’air et, enfin, le débit de transfert qui est le débit entrant ou sortant de ce local vers les autres locaux. L’ensemble de ces débits permet l’équilibre final du local.
Nous voyons dans les résultats la “Pib” (pression intérieure à la base de l’unité) et la “Pib sans vent”. Ces pressions permettent de calculer les infiltrations. Nous ne donnons pas dans cet article le détail de ces calculs.
Figure 4
L’onglet EN12831 (fig.4) expose les déperditions classiques par conduction (parois, menuiseries et ponts thermique), mais aussi les différentes déperditions par ventilation (soufflage d’air, aération, infiltration, transfert d’air) pour lesquelles on utilise la formule : 0.34 x débit x delta T. Voici en détail la façon dont les valeurs sont obtenues :
Soufflage d’air : on utilise la température en sortie d’échangeur de la centrale (ici 14,35°C. Cette température peut se retrouver sur les résultats de la centrale). On obtient : 0.34 x 50 x (19-14.35) = 79W
Aération : on considère la température d’air extérieur soit -10°C. On calcule : 0.34 x 9.4 x (19-(-10)) = 92.6W (arrondi à 93W). Infiltration : on considère ici aussi la température d’air extérieur soit -10°C . On obtient: 0.34 x 4.5 x (19-(-10)) = 44.4 W (arrondi à 45W dans les résultats dû à des arrondis sur les différentes valeurs).
Transfert d’air : ici, le débit de transfert d’air est négatif il n’y a donc pas de déperditions via transfert puisque c’est ce local qui fournit de l’air. En additionnant toutes ces déperditions, par conduction et par ventilation, on obtient les déperditions totales du local. La charge thermique est obtenue en ôtant, le cas échéant, la part du préchauffage de l’air soufflé.
Préchauffage : 0.34 x 50 * (18-14.35) = 62.05 W.
Charge thermique : 1321 – 62 =1259 W.
Dans l’onglet Centrale (traitement d’air) (Fig. 5), on retrouve un récapitulatif des impacts de la centrale sur le local. Les cas les plus complexes sont les cas de la DAC à température variable et de la DAV que nous détaillerons dans d’autres articles. Le cas du double flux que nous traitons ici, et qui est similaire à celui de la DAC à température constante, permet d’en découvrir les principes.
Figure 5
On utilise la notion de “Déperditions dans le local” qui sont les déperditions qui ne proviennent pas de la CTA. Elles sont donc égales à “Total conduction” + “Aération” + “Infiltrations” + “Transferts d’air”. Pour trouver le “Besoin restant” on enlève l’impact de soufflage aux “Déperditions dans le local”. Or on souffle de l’air à 18°C dans un local à 19°C.
D’où les calculs :
Traité soufflage : 50 * 0.34 * (18-19) = -17W.
Besoins restants : 1232 – (-17) = 1249 W.
On retrouve naturellement la valeur de la “Charge thermique” qui dans ce cas simple était présent dans l’onglet EN 12831. Dans l’onglet Point de fonctionnement, on retrouve les différents points de l’état de l’air pour le local : conditions intérieures, conditions extérieures, conditions de l’air préchauffé.
3. Les résultats de la CTA
Dans les onglets “Débits d’air”, “Déperd. locaux” et “Traitement d’air”, on retrouve la somme des résultats correspondant de tous les locaux desservant la CTA. L’onglet “Fonctionnement CTA” rassemble les informations de fonctionnement de la CTA (fig. 6).
Figure 6
On retrouve les débits d’extraction, de soufflage, d’air neuf, de rejet et de surpression.
On trouve ensuite l’efficacité de l’échangeur ainsi que les informations nécessaires au calcul de l’échangeur : température de reprise à l’entrée de la CTA, température de l’air extrait à l’entrée de l’échangeur en tenant compte de la puissance du ventilateur d’extraction.
On a ensuite la température à la sortie de l’échangeur et la température à l’entrée de la batterie en tenant compte de la puissance du ventilateur de soufflage, de la température à la sortie de la batterie et de la puissance de la batterie. Dans l’exemple, la batterie de chauffage fait passer l’air de 15.04°C à 18°C. D’où : Puissance batterie : 575 x 0.34 * (18-15.04) = 578.68 W.
L’onglet “Points de fonctionnement” donne les températures et l’hygrométrie des différents points de fonctionnement (fig. 7) :
Figure 7
On trouve dans l’onglet Diagramme la représentation de ces points dans un diagramme de l’air humide (fig. 8) :
Figure 8
Pour terminer, passons dans l’onglet « Résultats » (fig. 9). On y retrouve un schéma donnant la température et l’hygrométrie de l’air aux différents points clés du passage de l’air dans la CTA :
Figure 9
