LA CONSTRUCTIONS DES CENTRALES D'AIR
Elements de base
Les centrales d'air sont utilisées pour ventiler, chauffer, refroidir, climatiser et gérer l'humidité dans des bâtiments résidentiels et non résidentiels. Les habitations mais aussi les écoles, piscines, maisons de repos et de soins,... peuvent être équipées de ces caissons de traitement d'air, disponibles en formats grands comme très compacts. Une centrale d'air combine donc plusieurs aspects thermiques en une installation, gérée par un système de commande. Les coûts d'exploitation sont aussi moins élevés, vu que le système est centralisé. Toutes les conduites (eau/gaz/ refroidissement) (par ailleurs aussi plus courtes) vont vers le même endroit, il faut moins de réfrigérant...
Plug-and-play ou modulaire?
Celui optant pour une centrale d'air a le choix entre des unités standard (plug-and-play) ou sur mesure (centrales modulaires). Chacune a ses avantages.
Les centrales plug-and-play
- peuvent être choisies de série dans un catalogue;
- exigent peu de préparation pour la production. Leur livraison est donc moins chère et plus rapide;
- ont un prix pré-défini;
- possèdent éventuellement une commande intégrée avec contrôleurs, capteurs et même un système de gestion (serveur web);
- s'installent rapidement car l'installation se limite au raccordement électrique et à la mise en service.
L'application est toutefois souvent trop spécifique ou des débits de ventilation énormes (jusqu'à 300.000 m³/h) sont exigés. Ici, le travail sur mesure offre une solution.
Les centrales modulaires:
- sont composées de différentes sections. Chacune a un certain nombre de fonctions. Comme elles peuvent être combinées, cela permet une grande flexibilité et une personnalisation de la configuration de la centrale d'air;
- réalisent des performances selon la conception. Un choix correct des paramètres permet de définir avec précision les performances souhaitées de la centrale;
- sont livrables en plusieurs parties. Cela facilite la livraison sur le chantier: par ex. sur un toit, dans une cave, un local technique ou un projet de rénovation.
Elements de base
Une centrale d'air est avant tout une unité de ventilation. Elle assure, en plus, un certain traitement de l'air.
Ventilateur
Le ventilateur est le cœur de la centrale d'air. Il souffle l'air de l'extérieur vers l'intérieur (pulsion) ou inversement (extraction) via des grilles de pulsion et d'extraction. Dans les centrales d'air, on utilise des ventilateurs centrifuges (avec turbine). Contrairement aux ventilateurs axiaux (à pales elliptiques), ceux-ci résistent, en effet, mieux à la contre-pression générée par la diffusion de l'air dans le système de conduits de l'installation. La majorité des ventilateurs dans des centrales d'air sont à entraînement direct. Les ventilateurs à entraînement direct peuvent, en outre, tout à fait être utilisés dans les applications hygiéniques. Le ventilateur tourne alors au régime du moteur et pour obtenir un autre régime, un régulateur de fréquence est utilisé, ou la commande du moteur agit directement sur le régime. Vu l'absence de courroies, il n'y a pas de perte de transmission ni de poussière de courroie. Dans le cas de ventilateurs centrifuges, des pales courbées vers l'avant sont utilisées si le prix et/ou les dimensions sont importants. Les pales courbées vers l'arrière atteignent un excellent rendement et évitent le dépôt de poussière.
Moteur à courant alternatif ou continu
Le ventilateur est entraîné par un moteur. Pour l'entraînement, trois types de moteur peuvent être utilisés: le moteur AC (alternating current) ou à courant alternatif, le moteur DC (direct current) ou à courant continu, et le moteur EC (electronic commutation) ou à courant continu électrique. Les moteurs EC ont une meilleure valeur SFP (specific fan power). Ils ont une puissance électrique absorbée plus faible par m³ d'air déplacé. Les moteurs EC permettent, en outre, de gérer la commande du ventilateur avec précision. Le régime du moteur diminue ou augmente, selon la contre-pression. Le débit d'air peut ainsi être garanti, tout comme la capacité. Le moteur EC génère aussi moins de vibrations, et donc un niveau sonore moindre. La consommation d'énergie est également fortement réduite grâce à l'efficacité de la commutation électronique.
Commande
Pour répondre aux besoins de ventilation et de traitement d'air, le fonctionnement du moteur/ ventilateur doit être régulé de manière stricte. Cette régulation est assurée par un système de commande adaptant complètement automatiquement la vitesse des ventilateurs (débit d'air) et l'ouverture et la fermeture des valves (pression d'air). La commande permet de garder le débit d'air ou la valeur de pression constant ou d'établir un lien entre le débit et un signal de 0-10 V (externe). Des exemples de signaux externes sont la valeur de CO2, la température et l'humidité dans le bâtiment. Sur la base de ces valeurs mesurées dans le bâtiment, la commande influence en temps réel et avec précision le point de fonctionnement du ventilateur. Le débit peut ainsi être modulé et on peut réagir à des facteurs variables comme la présence de personnes et la température dans le bâtiment. Les systèmes d'horloge ont la cote aussi: selon la période de la journée, le débit est adapté.
Filtres
Lorsque l'air est soufflé de l'extérieur vers l'intérieur, un filtre est exigé. Le type de filtre (filtre plat, filtre à manches) et la classe de filtre (G4, F7,...) sont déterminés en fonction de l'application (ex. F7 pour les bureaux et F7 + F9 pour les hôpitaux). La classe d'efficacité d'un filtre indique dans quelle mesure (%) les particules sont captées. Le filtre protège de la saleté de l'extérieur et protège la batterie.
Installation et entretien
Qu'il s'agisse d'une installation plug-and-play ou d'une unité modulaire, il faut prêter attention aux points suivants lors de l'installation:
- vitesse de l'air: le point le plus important lors de l'installation d'une centrale d'air est la vitesse de l'air. Elle peut être de max. 4 m/s dans les conduits et de max. 2 m/s dans les grilles. Des vitesses de l'air trop élevées génèrent notamment une consommation d'énergie accrue et des nuisances sonores;
- débit d'air: l'installateur doit veiller à ce que les réglages du débit d'air (ex. si le bâtiment a besoin de 4.000 m³/h) soient configurés correctement. Via la boîte de contrôle, un débit constant ou un débit variable (la valeur de débit dépend alors d'un signal de 0-10 V, comme une sonde) peut être réglé;
- système de conduits: doit être dessiné le plus simplement possible. Trop de coudes augmentent la chute de pression (ce qui est néfaste pour le rendement du ventilateur), la demande d'énergie et le niveau sonore. L'isolation des conduits intérieurs transportant l'air chaud n'est pas nécessaire mais conseillée (afin de limiter les pertes de transmission). Pour le transport de froid, l'isolation des conduits est nécessaire pour éviter la condensation et les dégâts causés par l'eau;
- étanchéité à l'air: le point le plus important au niveau du raccord entre l'unité de ventilation et le système de conduits.
L'entretien de la centrale d'air exige, enfin, peu d'efforts. Le principal: remplacer les filtres dans l'unité. Ils protègent, en effet, la batterie ou l'échangeur. Les remplacer à temps (la plupart des unités disposent d'une fonction d'alarme) permet de prolonger fortement la durée de vie des composants dans l'unité.