Systèmes de refroidissement durables : refroidissement de surface vs climatisation

Systèmes de refroidissement pour un confort climatique intérieur durable

Aujourd’hui, les projets de construction et de rénovation sont axés sur l’efficacité énergétique. Dans de tels cas, le défi consiste à créer un bâtiment durable qui offre également du confort tout au long de l’année. Avec le bon système de chauffage et de refroidissement, il est facile d'y parvenir, à condition que le système soit adapté aux besoins du bâtiment et de ses occupants.

Une solution courante, par exemple, est de compléter un système de chauffage par radiateur par un système de refroidissement actif tel qu’une climatisation. Cependant, les ventilo-convecteurs ou les systèmes par rayonnement avec chauffage et refroidissement par panneaux ou par le sol peuvent également se révéler être une option intéressante. Examinons les avantages et les inconvénients de chaque système.

Climatisation

La principale raison pour laquelle les gens installent des systèmes de climatisation relève de leurs hautes performances de refroidissement. Un climatiseur peut également inclure une fonction de filtre à air, qui élimine les polluants de l’air pour améliorer la qualité de l’air intérieur. De plus, la climatisation est un moyen très fiable de contrôler l’humidité, ce qui réduit le risque d’humidité, de moisissures ou de bactéries nocives. Dans certains cas, la climatisation peut également être utilisée pour le chauffage, mais certaines conditions doivent être remplies.

Quand l'utilisation d'un climatiseur pour le chauffage est-elle une option judicieuse ?

Bien que la climatisation offre un confort optimal, sa consommation d'énergie est aussi relativement élevée. En outre, elle contient souvent des fluides frigorigènes qui ont une durée de vie relativement courte et des effets néfastes sur l’environnement. Le défi pour les fabricants et les utilisateurs finaux est donc de passer à une mise en œuvre plus durable.

Dans son rapport sur l’avenir du refroidissement ⁽¹⁾, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) aborde le sujet et plaide pour que les utilisateurs finaux optent pour des climatiseurs plus efficaces. Elle affirme que l’efficacité moyenne des climatiseurs vendus aujourd’hui est inférieure à la moitié de ce qui est généralement disponible dans le commerce, et à un tiers de la meilleure technologie disponible. Selon un scénario de refroidissement efficace, des mesures politiques efficaces ont le potentiel de doubler l'efficacité moyenne des climatiseurs et de réduire la demande énergétique liée au refroidissement de 45 % par rapport au scénario de référence.

Refroidissement de surface

Un système de sol ou de panneaux n'empiète pas sur l'espace mural précieux et ne génère aucun bruit. Grâce aux systèmes de chauffage ou de refroidissement par rayonnement, il n'y a pas non plus de circulation de poussière ou de courants d’air. De plus, un tel système peut facilement être combiné à des commandes conviviales telles que notre gamme Unisenza permettant de régler différentes températures pour différentes pièces. Cela optimise le confort des occupants et réduit la consommation d’énergie, car les pièces inoccupées ne sont pas chauffées ou refroidies inutilement.

De plus, seuls quelques composants supplémentaires sont nécessaires pour convertir nos systèmes de chauffage de surface en en systèmes de chauffage et refroidissement de surface. En règle générale, un système à 2 conduits est utilisé, dans lequel le même système de conduits et les mêmes composants peuvent être utilisés pour le chauffage et le refroidissement, tout comme pour le chauffage seul. Cela signifie que le niveau déjà élevé de confort et de qualité de vie offert par un système de chauffage de surface Purmo peut être optimisé sans nécessiter une grande quantité de matériel supplémentaire ni entraîner des coûts élevés.

En principe, une distinction est faite entre le refroidissement actif et le refroidissement passif en fonction de la production d’eau froide.

• Refroidissement passif : généralement, ce sont les systèmes de pompe à chaleur eau/eau, saumure/eau, et dans de rares cas, air/eau qui sont utilisés à cet effet. Avec le refroidissement passif, le sol ou les eaux souterraines sont généralement utilisés comme source de refroidissement régénérative. Dans le cas du refroidissement, le niveau de température correspondant est transféré directement à l'eau du système à l'aide d'un échangeur de chaleur.
  
• Refroidissement actif : il nécessite de l’énergie pour actionner un dispositif de refroidissement ou une pompe à chaleur réversible. Un fluide frigorigène circulant dans le dispositif de refroidissement extrait la chaleur excessive de l'eau du système à refroidir grâce à un évaporateur. Le principe correspond à celui d’un réfrigérateur, simplement à une échelle plus importante. La capacité de refroidissement obtenue dépend de la température de l’eau froide et de la surface de transfert effective de la surface de refroidissement dans la pièce. Elle est principalement limitée par la température du point de rosée. Même si la charge de refroidissement calculée et la température ambiante prévue ne sont pas atteintes, il est possible de réduire la température de la pièce de quelques degrés, ce qui offre un avantage notable en termes de confort par rapport aux bâtiments non climatisés.

L’un des inconvénients des systèmes de refroidissement de surface est que leurs performances de refroidissement maximales sont limitées par la superficie de la pièce. De plus, pour un fonctionnement optimal, la formation de condensation doit être évitée. Cela signifie que toutes les zones qui entrent en contact avec l’air extérieur chaud, telles que les fenêtres, les portes, les buses d’aération, etc. doivent être correctement étanchéifiées.

Ventilo-convecteurs

À l’instar des systèmes fonctionnant par rayonnement, les ventilo-convecteurs, tels que l’iVector S2, s'associent parfaitement aux systèmes de chauffage basse température et peuvent être utilisés à la fois pour le chauffage et le refroidissement lorsqu’ils sont couplés à une pompe à chaleur réversible. En outre, ils sont moins influencés par la superficie disponible, ce qui permet d'adapter plus précisément leur puissance pour répondre intégralement aux besoins de chauffage et de refroidissement.

D’autre part, les ventilo-convecteurs nécessitent un certain espace mural et doivent être suffisamment grands pour que les ventilateurs n’aient pas besoin de fonctionner à leur vitesse maximale constamment, ce qui augmenterait à la fois la consommation d’énergie et les niveaux de bruit.

Comparaison des différents systèmes de refroidissement

Dans le cadre du projet SCoolS (Sustainable Cooling Systems), des chercheurs de l’Université de sciences appliquées Thomas More et de l’Institut belge de recherche en construction ont réalisé plusieurs simulations. Sur la base de ces simulations, ils ont examiné les performances d’un système de refroidissement durable et les ont comparées à la climatisation, en prenant comme référence le confort (optimal) et la consommation énergétique (la plus élevée). Comme prévu, dans 98 % des cas étudiés, les systèmes de refroidissement actifs par air peuvent assurer un bon niveau de confort avec une puissance de refroidissement de 50 W/m². À des puissances de 15 à 30 W/m², les systèmes plus durables avec refroidissement de surface et ventilateurs-convecteurs peuvent néanmoins offrir un confort similaire dans 80 % des cas.

Les simulations montrent également que l’utilisation de systèmes de refroidissement durables, tels que le refroidissement de surface ou les ventilo-convecteurs, réduit considérablement la consommation d’énergie par rapport aux systèmes de refroidissement actifs classiques. Cela dépend cependant de l'adaptation de leur régulation aux besoins du bâtiment et des occupants. De plus, il doit y avoir une marge suffisante entre le point de consigne et le niveau de température pour un confort minimal, afin que les demandes de puissance les plus élevées puissent être gérées dans le système et dans le bâtiment. ⁽²⁾

Systèmes de refroidissement durables : vue globale

Chaque fois qu'un choix entre les différents systèmes de refroidissement précédemment mentionnés est envisagé, il est important de prendre en compte la situation dans son ensemble. Cela implique de prendre en compte à la fois le chauffage et le refroidissement, mais aussi les caractéristiques du bâtiment et les activités quotidiennes de ses occupants. Par exemple, y a-t-il suffisamment de surface disponible pour le refroidissement afin d'offrir un confort suffisant ? Si c’est le cas, le refroidissement par le sol ou un système de panneaux est certainement une bonne option à la fois flexible et écoénergétique. Toutefois, en cas de taux d’occupation élevé, par exemple, il peut être préférable de choisir un système de refroidissement avec ventilo-convecteurs ou un climatiseur qui peut être mieux adapté à la demande de refroidissement.

Sources :
1. https://www.iea.org/reports/the-future-of-cooling
2. https://www.duurzamekoeling.be/uploads/1/0/2/1/102130926/8-180-21_wuyts.pdf